WO2024136466A1 - Battery pack and device comprising same - Google Patents

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WO2024136466A1
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battery
module
bus bar
connection assembly
battery pack
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황태원
윤현기
주은아
탄넨베르거귄테르
하라슈토시우베
바서만토마스
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • H01R13/46Bases; Cases
    • H01R13/52Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack and a device including the same, and more specifically, to a battery pack and a device including the same with improved cooling performance, improved sealing performance, and space efficiency.
  • Secondary batteries are attracting much attention as an energy source not only for mobile devices such as mobile phones, digital cameras, and laptops, but also for power devices such as electric bicycles, electric vehicles, and hybrid electric vehicles.
  • a battery module is composed of at least one battery cell, and other components are added using at least one battery module to form a battery pack.
  • the configuration method is common.
  • the battery cells that make up these medium-to-large battery modules are composed of secondary batteries that can be charged and discharged, such high-output, large-capacity secondary batteries generate a large amount of heat during the charging and discharging process.
  • heat from multiple battery cells is added up in a small space, causing the temperature to rise quickly and severely.
  • high output can be obtained, but it is not easy to remove heat generated from the battery cells during charging and discharging. If the heat dissipation of the battery cell is not performed properly, the battery cell deteriorates faster, its lifespan is shortened, and the possibility of explosion or ignition increases.
  • battery modules included in vehicle battery packs are frequently exposed to direct sunlight and may be placed in high temperature conditions such as summer or desert areas. Additionally, because multiple battery modules are deployed intensively to increase the vehicle's driving range, flame or heat generated from one battery module can easily spread to neighboring battery modules, ultimately leading to ignition or explosion of the battery pack itself. You can.
  • the battery pack is heavy because it is composed of a combination of multiple battery modules, and is unsuitable for loading multiple batteries in a vehicle such as a car, so there is a need to improve energy density.
  • Figure 1 is a perspective view showing a conventional battery pack.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the battery pack of Figure 1.
  • the conventional battery pack 10 includes a lower pack frame 11 on which a plurality of battery modules 1 are mounted, and an upper pack frame located on top of the battery module 1 ( 12) and an internal beam 13 that defines a location where the battery module 1 is mounted within the battery pack 10.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section of one of the battery modules included in the battery pack of FIG. 2.
  • a conventional battery module (1) includes a battery cell stack (3) including battery cells (2) stacked in a preset direction, and a module frame (4) storing the battery cell stack (3). It includes, and the battery cell stack (3) is fixed and positioned on the thermally conductive resin layer (5) located on the lower surface of the module frame (4). In this case, a heat sink 6 located below the bottom of the module frame 4 may be provided to cool the heat generated from the battery cell stack 3.
  • the heat sink 6 does not receive heat while being in direct contact with the battery cell stack 3, it has a disadvantage in that its cooling efficiency is not very high.
  • an air gap may be formed between the bottom of the module frame 4 and the thermally conductive resin layer 5, which is a factor that hinders heat transfer. There is a need for a method to more effectively cool the battery module 1.
  • the HV cable is connected to each module and the battery management system without a separate sealing member, so there is a problem in that the conventional HV cable connection method does not secure sealing performance.
  • the conventional HV cable connection method needs to secure additional sealing performance, but this requires the addition of several components, which reduces space efficiency and increases manufacturing costs. There is a problem with doing this.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a battery pack with improved cooling performance, improved sealing performance and space efficiency, and a device including the same.
  • a battery pack includes battery modules including a battery cell stack including a plurality of battery cells and a module frame for storing the battery cell stack and having an opening formed on one side; and a plurality of HV connection assemblies electrically connecting neighboring battery modules, wherein the battery module includes a terminal bus bar connected to at least one of the electrode leads of the battery cells, and the HV connection assembly and the neighboring battery modules are connected to each other.
  • the terminal bus bars included in one battery module are each connected through the opening, and a space between the HV connection assembly and the opening is sealed.
  • It may further include a BDU (battery disconnect unit) module that controls the electrical connection of the battery modules, and the HV connection assembly may be connected to the BDU module and the terminal bus bar of the battery module adjacent to the BDU module, respectively.
  • BDU battery disconnect unit
  • the HV connection assembly may include an HV cable for electrical connection, a bracket disposed in the opening, and a connection member passing through the bracket to connect the terminal bus bar and the HV cable.
  • It may further include a fixing member for fixing adjacent HV connection assemblies, and the fixing member may be coupled to the HV cable included in the HV connection assembly.
  • the HV connection assembly may further include a first sealing member positioned between the bracket and one surface of the module frame.
  • the HV connection assembly further includes an HV connector housing coupled to the bracket, and the connection member and the HV cable may be connected in an internal space formed by combining the bracket and the HV connector housing.
  • the connecting member includes a bus bar bolting member fastened to the terminal bus bar by a bolting connection, an adapter disposed on an upper part of the bus bar bolting member, and a pin member connecting the HV cable with the adapter and the bus bar bolting member. It can be included.
  • the upper part of the HV connector housing is open, the pin member is inserted into the upper part of the HV connector housing, and the HV connection assembly may further include an upper cap covering the upper part of the HV connector housing.
  • the HV connection assembly may further include a second sealing member located at a connection portion between the bracket and the HV connector housing.
  • the HV connection assembly may further include a third sealing member positioned between the HV cable and the HV connector housing.
  • the opening may be formed on the upper surface of the module frame.
  • the terminal bus bars included in the neighboring battery modules connected to the HV connection assembly may have different polarities.
  • the battery module can directly cool the plurality of battery cells by flowing an insulating coolant in the space inside the module frame.
  • It includes a bus bar frame positioned on the front and rear surfaces of the battery cell stack, wherein the bus bar frame has at least one slit through which the insulating coolant flows, and the insulating coolant flows through the at least one slit. It may flow in and out of the space inside the module frame.
  • a device may include the battery pack described above.
  • the cooling efficiency of a battery pack and a device including the same can be increased through direct cooling of the refrigerant to the battery cell.
  • the HV connection assembly is respectively connected to the terminal bus bar included in the neighboring battery modules through the opening, and is sealed between the HV connection assembly and the opening, thereby improving the sealing performance and space efficiency of the HV connection structure. This may increase.
  • Figure 1 is a perspective view showing a conventional battery pack.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the battery pack of Figure 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section of one of the battery modules included in the battery pack of FIG. 2.
  • Figure 4 is a perspective view showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the battery module and HV connection assembly included in the battery pack of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a diagram showing a battery cell stack included in the battery module of FIG. 5.
  • Figures 7 and 8 are diagrams showing the battery cell stack of Figure 6 and a bus bar frame coupled to the front and back surfaces of the battery cell stack.
  • FIG. 9 is an enlarged view of a portion of FIG. 8.
  • Figure 10 is a diagram showing the battery cell stack of Figure 6 being inserted into the front and rear of the module frame in the battery module of Figure 5.
  • FIGS 11 to 14 are diagrams showing the HV connection assembly coupled to the battery module of Figure 5.
  • Figure 15 is a cross-sectional view of the HV connection assembly coupled to the battery module of Figure 5.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the battery module and HV connection assembly included in the battery pack of FIG. 4.
  • the battery pack 1000 includes a plurality of battery modules 100, a side frame 1100 accommodating the plurality of battery modules 100, and electrical components. Includes an electrical unit 1500.
  • the plurality of battery modules 100 may be aligned in one direction to form a battery module assembly.
  • the plurality of battery modules 100 may be arranged and aligned in the width direction (x-direction) of the battery module 100.
  • the arrangement direction of the plurality of battery modules 100 is not limited to this, and may be arranged in various other directions.
  • the side frame 1100 may include a first side frame 1110 and a second side frame 1150.
  • the first side frame 1110 may extend along the width direction of each battery module 100 of the plurality of battery modules 100.
  • the second side frame 1150 may extend along the longitudinal direction of the battery module 100.
  • the second side frame 1150 is coupled to both sides of the battery module assembly in which the plurality of battery modules 100 are aligned and arranged in one direction.
  • the first side frame 1110 may be coupled to the front and rear sides of the battery module assembly.
  • the second side frame 1150 may be coupled to both sides of the battery module assembly.
  • a fixing means is located at a portion where the first side frame 1110 and the second side frame 1150 come into contact with each other, so that the first side frame 1110 and the second side frame 1150 can be coupled to each other.
  • the first side frame 1110 and the second side frame 1150 are each equipped with fixing means such as bolts and nuts, so that the first side frame 1110 and the second side frame 1150 are coupled to each other. You can. However, it is not limited to this, and the portions of the first side frame 1110 and the second side frame 1150 that come into contact with each other may be fixed to each other by a separate fastening method such as welding or adhesion.
  • the side frame 1100 may be made of an insulating member.
  • the side frame 1100 may be composed of an aluminum extrusion structure.
  • the side frame 1100 may be made of a dissimilar metal bonding material such as clad metal, or may be a structure containing an insulating material such as airgel or Expanded Polypropylene (EPP) foam. there is.
  • EPP Expanded Polypropylene
  • the side frame 1100 can be used without limitation as long as it is made of an insulating material with a certain rigidity.
  • the battery pack 1000 has side frames 1100 coupled to both sides and the front and back of a battery module assembly in which a plurality of battery modules 100 are aligned and arranged in one direction, thereby protecting the external environment. From this, the stability of the battery module 100 can be secured.
  • the battery pack 1000 according to this embodiment omits separate frame members that can be located on the upper and lower surfaces of the battery module assembly, so that a pack-less structure can be realized, and energy density and space are reduced. It has the advantage of increasing efficiency.
  • the electrical unit 1500 includes a battery disconnect unit (BDU) module that controls electrical connections between other electrical components and the battery modules 100. .
  • BDU battery disconnect unit
  • the BDU module is a member for controlling the electrical connection of the battery module 100 and can cut off power between the power conversion device and the battery module 100.
  • the BDU module can secure the safety of the battery pack 1000 by turning off the power to the battery pack 1000 when a condition occurs where the current exceeds the set range.
  • the BDU module may be electrically connected to each other through a plurality of battery modules 100 and a high voltage (HV) connection assembly 2000. That is, the HV connection assembly 2000 may be responsible for HV (high voltage) connection.
  • HV connection is a connection that serves as a power source to supply power, and refers to the connection between battery cells or between battery modules.
  • the battery pack 1000 includes a battery cell stack 110 (FIG. 6) including a plurality of battery cells 111 (FIG. 6) and a battery.
  • Battery modules 100 including a module frame 200 that accommodates a cell stack 110 (FIG. 6) and has an opening 210 on one side; and a plurality of HV connection assemblies 2000 that electrically connect neighboring battery modules 100 to each other.
  • the module frame 200 may be a monoframe in the form of a metal plate whose upper, lower, and both sides are integrated.
  • the module frame 200 may include a lower frame in the form of a metal plate whose upper surface and both sides are integrated, and an upper cover that covers the upper surface of the lower frame.
  • the module frame 200 may be a frame in which two L-shaped frames are combined.
  • the module frame 200 may be a frame with a 4-plate structure in which a top plate, a bottom plate, a left plate, and a right plate are combined.
  • any frame that can protect the internal components of the battery module 100 can be applied to the present embodiment.
  • each component of the module frame 200 may be joined by welding or the like with corresponding edge portions in contact with each other, or may be fixed to each other through separate fastening members. Additionally, each component of the module frame 200 may be made of a metal material with a predetermined strength.
  • the module frame 200 may include an opening 210, and the opening 210 may be formed on the upper surface of the module frame 200.
  • the opening 210 includes a first opening 211 and a second opening 215, and the first opening 211 and the second opening 215 are of the battery module 100. They may be arranged to be spaced apart from each other along the width direction.
  • the number and location of the openings 210 are not limited to this and may vary depending on the number and location of the HV connection assembly 2000 and the terminal bus bars 330 (FIG. 7) that require electrical connection.
  • the open portion 210 may include open holes 211h and 215h penetrating the upper surface of the module frame 200.
  • the first opening 211 may include a pair of first open holes 211h
  • the second opening 215 may include a pair of second open holes 215h.
  • the pair of first open holes 211h and the pair of second open holes 215h may be arranged to be spaced apart from each other along the width direction of the battery module 100.
  • the number and location of the open holes 211h and 215h are not limited to this, and may vary depending on the number and location of the terminal bus bars 330 (FIG. 7) that require electrical connection with the HV connection assembly 2000. .
  • the battery pack 1000 has an HV connection assembly 2000 and the terminal bus bar 330 (FIG. 7) included in the neighboring battery modules 100 is open. Each may be connected through unit 210. Additionally, the HV connection assembly 2000 may be connected to the BDU module included in the electrical unit 1500 and the terminal bus bar 330 (FIG. 7) of the battery module 100 adjacent to the BDU module, respectively.
  • the terminal bus bars 330 (FIG. 7) included in neighboring battery modules 100 connected to the HV connection assembly 2000 may have different polarities.
  • the HV connection assembly 2000 connects a terminal bus bar 330 (FIG. 7) having a positive electrode in one battery module 100 of neighboring battery modules 100 and a battery in the other battery.
  • the terminal bus bar 330 (FIG. 7) having a negative electrode can be electrically connected to the module 100.
  • the BDU module connected to the HV connection assembly 2000 and the terminal bus bar 330 (FIG. 7) included in the neighboring battery module 100 may have different polarities.
  • the HV connection assembly 2000 may electrically connect the positive electrode portion of the BDU module to the terminal bus bar 330 (FIG. 7) having the negative electrode in the neighboring battery module 100.
  • the HV connection assembly 2000 can electrically connect the negative electrode portion of the BDU module to the terminal bus bar 330 (FIG. 7) having the positive electrode in the neighboring battery module 100.
  • the battery pack 1000 is electrically connected to the terminal bus bar 330 (FIG. 7) and the BDU module with the HV connection assembly 2000 through the opening 210 of the battery module 100. Since it can be connected, the HV connection method is relatively simple and assembly tolerance can be secured.
  • FIG. 6 is a diagram showing a battery cell stack included in the battery module of FIG. 5.
  • Figures 7 and 8 are diagrams showing the battery cell stack of Figure 6 and a bus bar frame coupled to the front and back surfaces of the battery cell stack.
  • FIG. 9 is an enlarged view of a portion of FIG. 8.
  • the battery module 100 can directly cool the battery cells 111 with an insulating coolant flowing in the space inside the module frame 200. More specifically, referring to FIGS. 5 and 8 , the battery module 100 may accommodate the battery cell stack 110 within the module frame 200 .
  • the battery cell stack 110 may include a plurality of battery cells 111 and at least one flow path spacer 113 interposed between adjacent battery cells 111. Additionally, the battery cell stack 110 may include an insulating plate 115 disposed on both sides of the battery cell stack 110. In addition, although not shown in FIG. 6, the battery cell stack 110 may further include a buffer pad interposed between adjacent battery cells 111. That is, the battery cell stack 110 may be formed by stacking the battery cells 111, flow path spacers 113, and insulating plates 115 in a vertically standing form on the ground (plane parallel to the X-Y plane). .
  • the battery cell 111 is preferably a pouch-type battery cell.
  • the battery cell 111 may be manufactured by storing the electrode assembly in a pouch case of a laminate sheet including a resin layer and an inner layer, and then heat-sealing the sealing portion of the pouch case. These battery cells 111 may be formed in a rectangular sheet-like structure. These battery cells 111 may be composed of a plurality, and the plurality of battery cells 111 are stacked so as to be electrically connected to each other to form the battery cell stack 110.
  • the number of battery cells 111 constituting the battery cell stack 110 may be adjusted depending on the case.
  • the flow path spacer 113 is interposed between adjacent battery cells 111 and may be provided with a coolant flow path through which at least a portion of the insulating coolant flowing into the module frame 200 can directly contact the battery cells 111. You can.
  • a plurality of coolant passages may be provided and may extend along the longitudinal direction of the passage spacer 113.
  • the battery module 100 may omit the flow path spacer 113, and the insulating coolant flowing into the module frame 200 is connected to the upper and lower portions of the battery cell stack 110. It can flow through the space between the module frames 200.
  • the battery module 100 has the advantage that the insulating coolant can be directly cooled for the battery cell 111, and the cooling efficiency of the battery module 100 can be further improved.
  • the battery module 100 may further include a bus bar frame 300 located at the front and rear of the battery cell stack 110, respectively.
  • bus bars 310 and 330 that are electrically connected to electrode leads of the battery cells 111 included in the battery cell stack 110 may be located in the bus bar frame 300.
  • the battery module 100 may further include an end plate 500 covering the bus bar frame 300. Accordingly, the end plate 500 can physically protect the battery cell stack 110 and other electrical components from external shock.
  • the bus bars 310 and 350 may include a plurality of bus bars 310 and a pair of terminal bus bars 330.
  • the plurality of bus bars 310 are fixed on the bus bar frame 300 and are coupled to the electrode leads of the battery cells 111 drawn out through the electrode lead slits formed in the bus bar frame 300, thereby forming a plurality of bus bars 310.
  • the battery cells 111 can be electrically connected to each other.
  • the pair of terminal bus bars 330 includes a first terminal bus bar 331 and a second terminal bus bar 335.
  • the pair of terminal bus bars 330 may be fixed on the bus bar frame 300 and coupled to the electrode leads of the battery cell 111 located at the outermost position among the plurality of battery cells 111. That is, the pair of terminal bus bars 330 function as high potential terminals and can be electrically connected to the HV connection assembly 2000.
  • the first terminal bus bar 331 and the second terminal bus bar 335 may have different polarities (positive or negative).
  • one end of the terminal bus bar 330 includes a protrusion, and the protrusion may protrude from the bus bar frame 300 in a direction toward the end plate 500.
  • the first terminal bus bar 331 includes a first terminal bus bar protrusion 331P protruding from the bus bar frame 300 in a direction toward the end plate 500
  • a second terminal bus bar ( 335) may include a second terminal bus bar protrusion 335P that protrudes from the bus bar frame 300 in a direction toward the end plate 500.
  • the protrusion formed on the terminal bus bar 330 may be fastened to the bolting members 410 and 420 by bolting.
  • the bolting members 410 and 420 include bus bar bolts 411 and 415 and bus bar nuts 421 and 425, as shown in FIG. 8.
  • a hole is formed penetrating the center of the first terminal bus bar protrusion 331P, and a first bus bar bolt 415 and a first bus bar are installed above and below the hole.
  • the nut 425 may be fastened through a bolting connection.
  • a hole is formed penetrating the center of the second terminal bus bar protrusion 335P, and the second bus bar bolt 411 and the second bus bar nut 421 can be fastened to the upper and lower portions of the hole through a bolting combination. there is.
  • the bus bar frame 300 may be formed with at least one slit 300H through which the insulating coolant flows. That is, in the bus bar frame 300, the insulating coolant may flow into and be discharged into the space inside the module frame through at least one slit (300H).
  • at least one slit 300H may function as a passage that allows insulating coolant introduced from the outside to flow toward the battery cell stack 110.
  • at least one slit 300H may function as a passage through which the insulating coolant flowing into the module frame 200 can be discharged to the outside.
  • At least one slit 300H may be formed at a position corresponding to the flow path spacer 113. Additionally, at least one slit (300H) may have a size corresponding to that of the flow path spacer (113).
  • At least one slit 300H is formed in the battery cell stack 110. It may be formed at a position corresponding to the space between the upper and lower parts of and the module frame 200.
  • the insulating coolant for the battery cell 111 can easily flow into and out of the module frame 200, and the cooling efficiency of the battery module 100 can be further improved. There is an advantage to being able to do this.
  • Figure 10 is a diagram showing the battery cell stack of Figure 6 being inserted into the front and rear of the module frame in the battery module of Figure 5.
  • a pair of battery cell stacks 110a and 110b are aligned along the longitudinal direction of the battery module 100. It can be included.
  • the module frame 200 can accommodate a pair of battery cell stacks 110a and 110b.
  • the front side of the first battery cell stack 110a and the back side of the second battery cell stack 110b may face each other.
  • the terminal bus bar located on the front of the first battery cell stack 110a and the terminal bus bar located on the rear of the second battery cell stack 110b are located at the opening of the module frame 200. It may be electrically connected to the HV connection assembly 2000 through (210). More specifically, the bolting member fastened to the terminal bus bar located in the front of the first battery cell stack 110a and the bolting member fastened to the terminal bus bar located in the rear of the second battery cell stack 110b are the module frame 200 ) can be electrically connected to the HV connection assembly 2000 through the opening 210.
  • the battery module 100 may include one battery cell stack 110, or may include a plurality of two or more battery cell stacks 110. .
  • the battery pack 1000 includes a plurality of battery cell stacks to increase energy density, and each battery cell stack 110 through the opening 210 of the battery module 100. Since the terminal bus bar 330 (FIG. 7) and the BDU module can be electrically connected to the HV connection assembly 2000, the HV connection method can be relatively simplified while ensuring assembly tolerance.
  • Figures 11 to 14 are diagrams showing the HV connection assembly coupled to the battery module of Figure 5.
  • Figure 15 is a cross-sectional view of the HV connection assembly coupled to the battery module of Figure 5.
  • the HV connection assembly 2000 includes an HV cable 2200 for electrical connection, a bracket 2100 disposed in the opening 210, and a terminal bus that passes through the bracket 2100. It may include a connecting member connecting the bar 330 and the HV cable 2200.
  • the bracket 2100 may be placed and coupled to the opening 210 of the module frame 200.
  • the bracket 2100 may be placed and coupled to the first opening 211 .
  • the description will focus on the first opening 211, but the content described later regarding the second opening 215 may also be explained in the same way.
  • the bracket 2100 may include a fixing part 2130, a main body 2150, an extension part 2170, and a connection hole 2190.
  • the fixing part 2130 may be fixed to the first protrusion 211p formed in the first opening 211 through fitting or bolting.
  • the extension part 2170 is a part extending from the main body 2150 toward the module frame 200. The extension part 2170 can be inserted into the first open hole 211h formed in the first open part 211. there is.
  • the adapter 2600 when the bracket 2100 is coupled to the module frame 200, the adapter 2600 may be inserted into the connection hole 2190 of the bracket 2100.
  • the adapter 2600 may be electrically connected to the terminal bus bar 330 (FIG. 7) of the battery cell stack 110 accommodated inside the module frame 200.
  • the upper part of the bus bar bolting members 410 and 420 fastened to the terminal bus bar 330 (FIG. 7) by bolting has a first open hole 211h and a connection hole 2190 of the bracket 2100. It may be exposed to the outside.
  • the adapter 2600 may be disposed on the upper part of the bus bar bolting members 410 and 420 and electrically connected to the adapter 2600 and the bus bar bolting members 410 and 420.
  • the first battery cell stack 110a and the second battery cell stack 110b are facing each other, and although not shown in detail in FIG. 10, the first battery cell stack (110a)
  • the bus bar bolts 411a and 415a fastened to the terminal bus bar of 110a) and the bus bar bolts 411b and 415b fastened to the terminal bus bar of the second battery cell stack 110b may be positioned to intersect each other.
  • the first bus bar bolt 415a of the first battery cell stack 110a and the second bus bar bolt 411b of the second battery cell stack 110b are connected to the first opening. It may be positioned to correspond to a pair of open holes 211h included in 211, respectively.
  • it is not limited to this, and the above-described position may change depending on the position of the terminal bus bar of each battery cell stack.
  • the adapter 2600 is disposed on the top of the first bus bar bolt 415a of the first battery cell stack 110a, and the adapter 2600 is attached to the first battery cell stack 110a. It can be electrically connected to the first bus bar bolt 415a.
  • the adapter 2600 can also be placed on the top of the second bus bar bolt 411b of the second battery cell stack 110b, so the adapter 2600 is attached to the second battery cell. It may be electrically connected to the second bus bar bolt 411b of the laminate 110b.
  • the HV connection assembly 2000 further includes an HV connector housing 2300 coupled to the bracket 2100. More specifically, the HV connector housing 2300 covers the upper part of the bracket 2100, and the edge of the HV connector housing 2300 may be coupled to the bracket 2100.
  • the top of the HV connector housing 2300 may be open, and an upper cap 2400 covering the top of the HV connector housing 2300 may be installed on the top of the HV connector housing 2300.
  • the shape of the HV connector housing 2300 is not limited to this, and any shape that can protect the bracket 2100 from the external environment and facilitate electrical connection of the HV connection assembly 2000 can be included in the present embodiment. there is.
  • connection member and the HV cable 2200 may be connected in an internal space formed by combining the bracket 2100 and the HV connector housing 2300.
  • the connecting members include bus bar bolting members 410 and 420 fastened to the terminal bus bar 330 by bolting, adapters 2600 disposed on top of the bus bar bolting members 410 and 420, and HV It may include a pin member 2500 that connects the cable 2200 to the adapter 2600 and the bus bar bolting members 410 and 420.
  • the pin member 2500 is inserted into the open upper part of the HV connector housing 2300, thereby forming the pin member 2500.
  • neighboring battery modules 100 can be electrically connected to the HV connection assembly 2000 having the above-described structure, thereby improving the fixing force of the HV connection structure.
  • this HV connection assembly 2000 has the advantage of being able to effectively protect the HV connection structure from the external environment and ensuring stability against shock generated by vibration.
  • the HV connection assembly 2000 may further include a fixing member 3000 that secures the adjacent HV connection assemblies 2000a and 2000b to each other.
  • both ends of the fixing member may have a clip shape, and each end of the fixing member may be coupled to adjacent HV connection assemblies 2000a and 2000b.
  • the fixing member 3000 may be coupled to the HV cable 2200 included in the HV connection assembly 2000.
  • the shape of the fixing member is not limited to this, and any shape that can be easily coupled to the adjacent HV connection assemblies 2000a and 2000b can be included in the present embodiment.
  • adjacent HV connection assemblies 2000a and 2000b can be fixed to each other by the fixing member 3000, thereby protecting against shock generated by vibration according to the external environment.
  • additional stability can be secured.
  • the space between the HV connection assembly 2000 and the opening portion 210 may be sealed.
  • the HV connection assembly 2000 may include a first sealing member 4100 positioned between the bracket 2100 and one surface of the module frame 200.
  • the first sealing member 4100 may be located between the lower portion of the bracket 2100 and the opening portion 211 .
  • the HV connection assembly 2000 may include a second sealing member 4200 located at a connection portion between the bracket 2100 and the HV connector housing 2300. More specifically, the second sealing member 4200 may be located between the top of the bracket 2100 and the inner surface of the HV connector housing 2300.
  • the HV connection assembly 2000 may include a third sealing member 4300 located between the HV cable 2200 and the HV connector housing 2300.
  • the HV connector housing 2300 may cover one end of the HV cable 2200
  • the third sealing member 4300 may cover one end of the HV cable 2200. It may be located between the housing 2300 and the HV cable 2200.
  • the sealing members 4100, 4200, and 4300 may be members such as gaskets, but are not limited thereto, and any member having sealing performance and heat resistance may be included in the present embodiment.
  • the sealing members 4100, 4200, and 4300 may have an O-ring shape, but are not limited thereto, and any shape that can be easily coupled between each component may be included in the present embodiment.
  • the battery pack 1000 includes at least one of the first sealing member 4100, the second sealing member 4200, and the third sealing member 4300, and the HV connection assembly 2000 ) and the module frame 200 and the sealing performance of the HV connection assembly 2000 itself can be improved.
  • the battery module 100 according to the present embodiment allows the insulating coolant to flow inside the module frame 200, and the above-described sealing members 4100, 4200, and 4300. ) has the advantage of effectively preventing leakage and leakage of the insulating coolant.
  • a device according to another embodiment of the present invention includes the battery pack described above. These devices can be applied to transportation means such as electric bicycles, electric cars, and hybrid cars, but the present invention is not limited thereto and can be applied to various devices that can use battery modules and battery packs containing them, which are also applicable to the present invention. falls within the scope of invention rights.

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Abstract

A battery pack according to one embodiment of the present invention comprises: battery modules including a battery cell stack, which includes a plurality of battery cells, and a module frame, which accommodates the battery cell stack and has an opening formed at one surface thereof; and a plurality of HV connection assemblies for electrically connecting the battery modules that neighbor each other, wherein the battery module includes a terminal bus bar connected to at least one from among electrode leads of the battery cells, the HV connection assembly and the terminal bus bar, which is included in the battery modules that neighbor each other, are connected to each other through the opening, and the space between the HV connection assembly and the opening is sealed.

Description

전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스Battery packs and devices containing them
관련 출원(들)과의 상호 인용Cross-Citation with Related Application(s)
본 출원은 2022년 12월 22일자 한국 특허 출원 제10-2022-0181906호, 2023년 3월 10일자 한국 특허 출원 제10-2023-0031738호, 및 2023년 12월 19일자 한국 특허 출원 제10-2023-0185439호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.This application is related to Korean Patent Application No. 10-2022-0181906 dated December 22, 2022, Korean Patent Application No. 10-2023-0031738 dated March 10, 2023, and Korean Patent Application No. 10- dated December 19, 2023. The benefit of priority based on No. 2023-0185439 is claimed, and all content disclosed in the document of the relevant Korean patent application is incorporated as part of this specification.
본 발명은 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 냉각 성능이 향상되면서도, 실링 성능 및 공간 효율성이 향상된 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack and a device including the same, and more specifically, to a battery pack and a device including the same with improved cooling performance, improved sealing performance, and space efficiency.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이에 따라, 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차 전지에 대한 연구가 많이 행해지고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing. Accordingly, much research is being conducted on secondary batteries that can meet various needs.
이차 전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 모으고 있다.Secondary batteries are attracting much attention as an energy source not only for mobile devices such as mobile phones, digital cameras, and laptops, but also for power devices such as electric bicycles, electric vehicles, and hybrid electric vehicles.
최근 이차 전지의 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 이차 전지 구조에 대한 필요성이 높아지면서, 다수의 이차 전지가 직렬/병렬로 연결된 전지 모듈을 집합시킨 중대형 모듈 구조의 전지팩에 대한 수요가 증가하고 있다.Recently, as the need for high-capacity secondary battery structures has increased, including the use of secondary batteries as energy storage sources, the demand for battery packs with a medium to large module structure that aggregates battery modules with multiple secondary batteries connected in series/parallel is increasing. .
한편, 복수개의 전지셀을 직렬/병렬로 연결하여 전지팩을 구성하는 경우, 적어도 하나의 전지셀로 이루어지는 전지 모듈을 구성하고, 적어도 하나의 전지 모듈을 이용하여 기타 구성 요소를 추가하여 전지팩을 구성하는 방법이 일반적이다. Meanwhile, when a battery pack is constructed by connecting a plurality of battery cells in series/parallel, a battery module is composed of at least one battery cell, and other components are added using at least one battery module to form a battery pack. The configuration method is common.
이러한 중대형 전지 모듈을 구성하는 전지셀들은 충방전이 가능한 이차 전지로 구성되어 있으므로, 이와 같은 고출력 대용량 이차 전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시킨다. 이 경우, 다수의 전지셀로부터 나오는 열이 좁은 공간에서 합산되어 온도가 빠르고 심하게 올라갈 수 있다. 다시 말해서, 다수의 전지셀이 적층된 전지 모듈들과 이러한 전지 모듈들이 장착된 전지팩의 경우, 높은 출력을 얻을 수 있지만, 충전 및 방전 시 전지셀에서 발생하는 열을 제거하는 것이 용이하지 않다. 전지셀의 방열이 제대로 이루어지지 않을 경우 전지셀의 열화가 빨라지면서 수명이 짧아지게 되고, 폭발이나 발화의 가능성이 커지게 된다.Since the battery cells that make up these medium-to-large battery modules are composed of secondary batteries that can be charged and discharged, such high-output, large-capacity secondary batteries generate a large amount of heat during the charging and discharging process. In this case, heat from multiple battery cells is added up in a small space, causing the temperature to rise quickly and severely. In other words, in the case of battery modules with multiple battery cells stacked and battery packs equipped with these battery modules, high output can be obtained, but it is not easy to remove heat generated from the battery cells during charging and discharging. If the heat dissipation of the battery cell is not performed properly, the battery cell deteriorates faster, its lifespan is shortened, and the possibility of explosion or ignition increases.
더욱이, 차량용 전지팩에 포함되는 전지 모듈의 경우, 직사광선에 자주 노출되고, 여름철이나 사막 지역과 같은 고온 조건에 놓일 수 있다. 또한, 차량의 주행거리를 늘리기 위해 다수의 전지 모듈들을 집약적으로 배치하기 때문에 어느 하나의 전지 모듈에서 발생한 화염이나 열이 이웃한 전지 모듈로 쉽게 전파되어, 종국적으로 전지팩 자체의 발화나 폭발로 이어질 수 있다.Moreover, battery modules included in vehicle battery packs are frequently exposed to direct sunlight and may be placed in high temperature conditions such as summer or desert areas. Additionally, because multiple battery modules are deployed intensively to increase the vehicle's driving range, flame or heat generated from one battery module can easily spread to neighboring battery modules, ultimately leading to ignition or explosion of the battery pack itself. You can.
또한, 전지팩은 다수의 전지 모듈들이 조합된 구조로 이루어져 있어 무겁고, 다수의 전지를 자동차 등의 이동수단에 적재하기에 부적합하여 에너지 밀도를 향상시킬 필요가 있다.In addition, the battery pack is heavy because it is composed of a combination of multiple battery modules, and is unsuitable for loading multiple batteries in a vehicle such as a car, so there is a need to improve energy density.
도 1은 종래의 전지팩을 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 전지팩에 대한 분해 사시도이다. Figure 1 is a perspective view showing a conventional battery pack. Figure 2 is an exploded perspective view of the battery pack of Figure 1.
도 1 및 도 2를 참고하면, 종래의 전지팩(10)은, 복수의 전지 모듈(1)이 장착되어 있는 하부 팩 프레임(11), 전지 모듈(1)의 상부에 위치하는 상부 팩 프레임(12) 및 전지팩(10) 내에서 전지 모듈(1)이 장착되는 위치를 구획하는 내부 빔(13)을 포함한다. Referring to Figures 1 and 2, the conventional battery pack 10 includes a lower pack frame 11 on which a plurality of battery modules 1 are mounted, and an upper pack frame located on top of the battery module 1 ( 12) and an internal beam 13 that defines a location where the battery module 1 is mounted within the battery pack 10.
이와 같이, 전지팩(10) 내에 전지 모듈(1)이 장착되는 경우, 전지 모듈(1) 사이를 구획하는 내부 빔(13)으로 인해 전지팩(10)의 에너지 밀도가 감소하므로, 디바이스 등에서 필요한 효율을 충족시키기 위해서는 더 많은 수의 전지팩(10)을 구비해야 한다는 문제점이 있었다. 또한, 전지팩(10)의 무게로 인해 디바이스에 구비될 수 있는 전지팩(10)의 개수에 한계가 있었다. 따라서, 전지팩(10)의 경량화와 동시에 전지팩(10)의 에너지 밀도를 높이기 위해, 더 많은 수의 전지 모듈(1)을 전지팩(10) 내에 장착시켜야 할 필요성이 있었다. In this way, when the battery module 1 is mounted in the battery pack 10, the energy density of the battery pack 10 is reduced due to the internal beam 13 that partitions the battery modules 1, so that it is necessary for devices, etc. There was a problem that a greater number of battery packs 10 had to be provided in order to meet efficiency. Additionally, due to the weight of the battery pack 10, there was a limit to the number of battery packs 10 that could be provided in the device. Accordingly, in order to reduce the weight of the battery pack 10 and simultaneously increase the energy density of the battery pack 10, there was a need to install a greater number of battery modules 1 into the battery pack 10.
도 3은 도 2의 전지팩에 포함된 전지 모듈들 중 하나의 단면을 나타내는 단면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section of one of the battery modules included in the battery pack of FIG. 2.
도 3을 참고하면, 종래의 전지 모듈(1)은 기설정된 방향으로 적층되는 전지셀(2)을 포함한 전지셀 적층체(3), 전지셀 적층체(3)를 수납하는 모듈 프레임(4)을 포함하고, 전지셀 적층체(3)는 모듈 프레임(4)의 하면에 위치하는 열전도성 수지층(5) 상에 고정되어 위치한다. 이 경우, 전지셀 적층체(3)에서 발생되는 열을 냉각하기 위해, 모듈 프레임(4)의 바닥부 아래에 위치하는 히트 싱크(6)가 구비될 수 있다. Referring to Figure 3, a conventional battery module (1) includes a battery cell stack (3) including battery cells (2) stacked in a preset direction, and a module frame (4) storing the battery cell stack (3). It includes, and the battery cell stack (3) is fixed and positioned on the thermally conductive resin layer (5) located on the lower surface of the module frame (4). In this case, a heat sink 6 located below the bottom of the module frame 4 may be provided to cool the heat generated from the battery cell stack 3.
다만, 히트 싱크(6)는 전지셀 적층체(3)와 직접적으로 접하면서 열을 전달받는 것이 아니므로 냉각 효율이 별로 높지 않다는 단점이 있다. 특히, 모듈 프레임(4)의 바닥부와 열전도성 수지층(5) 사이에 에어갭(air gap)이 형성될 수 있고, 이는 열 전달에 방해가 되는 요인이다. 보다 효과적으로 전지 모듈(1)을 냉각해야 할 방법이 필요한 실정이다.However, since the heat sink 6 does not receive heat while being in direct contact with the battery cell stack 3, it has a disadvantage in that its cooling efficiency is not very high. In particular, an air gap may be formed between the bottom of the module frame 4 and the thermally conductive resin layer 5, which is a factor that hinders heat transfer. There is a need for a method to more effectively cool the battery module 1.
또한, 종래의 전지 팩에서, HV 케이블은 별도의 실링 부재를 구비하지 않고 각각의 모듈 및 전지 관리 시스템과 연결된 점에서, 종래의 HV 케이블 연결 방식은 실링 성능이 확보되지 않는다는 문제가 있다. 또한, 전지 팩의 냉각 성능 향상을 위한 냉각 방식을 적용함에 있어서, 종래의 HV 케이블 연결 방식은 실링 성능을 추가로 확보할 필요가 있으나, 이를 위해서는 여러 부품이 추가되어 공간 효율성이 떨어지고 제조 비용이 증가한다는 문제가 있다. Additionally, in a conventional battery pack, the HV cable is connected to each module and the battery management system without a separate sealing member, so there is a problem in that the conventional HV cable connection method does not secure sealing performance. In addition, when applying a cooling method to improve the cooling performance of the battery pack, the conventional HV cable connection method needs to secure additional sealing performance, but this requires the addition of several components, which reduces space efficiency and increases manufacturing costs. There is a problem with doing this.
상기 내용들을 종합하면, 전지 모듈의 냉각 효율을 향상시키면서도, 실링 성능 및 공간 효율성이 향상된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 개발할 필요가 있다. Summarizing the above, there is a need to develop a battery module and a battery pack containing the same with improved cooling efficiency and improved sealing performance and space efficiency.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 냉각 성능이 향상되면서도, 실링 성능 및 공간 효율성이 향상된 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a battery pack with improved cooling performance, improved sealing performance and space efficiency, and a device including the same.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from this specification and the attached drawings. .
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은, 복수의 전지셀들을 포함하는 전지셀 적층체 및 상기 전지셀 적층체를 수납하고 일면에 개방부가 형성된 모듈 프레임을 포함하는 전지 모듈들; 및 서로 이웃한 전지 모듈들을 전기적으로 연결하는 복수의 HV 연결 어셈블리를 포함하고, 상기 전지 모듈은, 상기 전지셀들의 전극 리드 중 적어도 하나와 연결된 터미널 버스바를 포함하고, 상기 HV 연결 어셈블리와 상기 서로 이웃한 전지 모듈들에 포함된 상기 터미널 버스바는 상기 개방부를 통해 각각 연결되고, 상기 HV 연결 어셈블리와 상기 개방부 사이는 실링되어 있다.A battery pack according to an embodiment of the present invention includes battery modules including a battery cell stack including a plurality of battery cells and a module frame for storing the battery cell stack and having an opening formed on one side; and a plurality of HV connection assemblies electrically connecting neighboring battery modules, wherein the battery module includes a terminal bus bar connected to at least one of the electrode leads of the battery cells, and the HV connection assembly and the neighboring battery modules are connected to each other. The terminal bus bars included in one battery module are each connected through the opening, and a space between the HV connection assembly and the opening is sealed.
상기 전지 모듈들의 전기적 연결을 제어하는 BDU(battery disconnect unit)모듈을 더 포함하고, 상기 HV 연결 어셈블리는 상기 BDU 모듈과 상기 BDU 모듈에 이웃한 상기 전지 모듈의 상기 터미널 버스바와 각각 연결할 수 있다.It may further include a BDU (battery disconnect unit) module that controls the electrical connection of the battery modules, and the HV connection assembly may be connected to the BDU module and the terminal bus bar of the battery module adjacent to the BDU module, respectively.
상기 HV 연결 어셈블리는, 전기적 연결을 위한 HV 케이블, 상기 개방부에 배치되는 브라켓, 및 상기 브라켓을 통과하여 상기 터미널 버스바와 상기 HV 케이블을 연결하는 연결 부재를 포함할 수 있다.The HV connection assembly may include an HV cable for electrical connection, a bracket disposed in the opening, and a connection member passing through the bracket to connect the terminal bus bar and the HV cable.
서로 이웃한 HV 연결 어셈블리를 고정시키는 고정 부재를 더 포함하고, 상기 고정 부재는 상기 HV 연결 어셈블리에 포함된 상기 HV 케이블에 결합될 수 있다.It may further include a fixing member for fixing adjacent HV connection assemblies, and the fixing member may be coupled to the HV cable included in the HV connection assembly.
상기 HV 연결 어셈블리는, 상기 브라켓과 상기 모듈 프레임의 일면 사이에 위치하는 제1 실링 부재를 더 포함할 수 있다.The HV connection assembly may further include a first sealing member positioned between the bracket and one surface of the module frame.
상기 HV 연결 어셈블리는, 상기 브라켓과 결합되는 HV 커넥터 하우징을 더 포함하고, 상기 브라켓과 상기 HV 커넥터 하우징이 결합되어 형성한 내부 공간에서, 상기 연결 부재와 상기 HV 케이블이 연결될 수 있다.The HV connection assembly further includes an HV connector housing coupled to the bracket, and the connection member and the HV cable may be connected in an internal space formed by combining the bracket and the HV connector housing.
상기 연결 부재는, 상기 터미널 버스바에 볼팅 결합으로 체결된 버스바 볼팅 부재, 상기 버스바 볼팅 부재의 상부에 배치되는 어댑터, 및 상기 HV 케이블을 상기 어댑터 및 상기 버스바 볼팅 부재와 연결하는 핀 부재를 포함할 수 있다.The connecting member includes a bus bar bolting member fastened to the terminal bus bar by a bolting connection, an adapter disposed on an upper part of the bus bar bolting member, and a pin member connecting the HV cable with the adapter and the bus bar bolting member. It can be included.
상기 HV 커넥터 하우징의 상부는 개방되어 있으며, 상기 핀 부재는 상기 HV 커넥터 하우징의 상부에 삽입되고, 상기 HV 연결 어셈블리는 상기 HV 커넥터 하우징의 상부를 덮는 상부 캡을 더 포함할 수 있다.The upper part of the HV connector housing is open, the pin member is inserted into the upper part of the HV connector housing, and the HV connection assembly may further include an upper cap covering the upper part of the HV connector housing.
상기 HV 연결 어셈블리는, 상기 브라켓과 상기 HV 커텍터 하우징의 연결 부분에 위치하는 제2 실링 부재를 더 포함할 수 있다.The HV connection assembly may further include a second sealing member located at a connection portion between the bracket and the HV connector housing.
상기 HV 연결 어셈블리는, 상기 HV 케이블과 상기 HV 커텍터 하우징 사이에 위치하는 제3 실링 부재를 더 포함할 수 있다.The HV connection assembly may further include a third sealing member positioned between the HV cable and the HV connector housing.
상기 개방부는, 상기 모듈 프레임의 상면에 형성될 수 있다.The opening may be formed on the upper surface of the module frame.
상기 HV 연결 어셈블리와 연결되는 상기 서로 이웃한 전지 모듈들에 포함된 상기 터미널 버스바는 서로 다른 극성을 가질 수 있다.The terminal bus bars included in the neighboring battery modules connected to the HV connection assembly may have different polarities.
상기 전지 모듈은 상기 모듈 프레임 내부의 공간에서 절연 냉각액이 유동하며 상기 복수의 전지셀들을 직접 냉각할 수 있다.The battery module can directly cool the plurality of battery cells by flowing an insulating coolant in the space inside the module frame.
상기 전지셀 적층체의 전후면에 각각 위치하는 버스바 프레임을 포함하고, 상기 버스바 프레임은 상기 절연 냉각액이 유동하는 적어도 하나의 슬릿이 형성되어 있고, 상기 적어도 하나의 슬릿을 통해 상기 절연 냉각액이 상기 모듈 프레임 내부의 공간으로 유입 및 배출될 수 있다.It includes a bus bar frame positioned on the front and rear surfaces of the battery cell stack, wherein the bus bar frame has at least one slit through which the insulating coolant flows, and the insulating coolant flows through the at least one slit. It may flow in and out of the space inside the module frame.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디바이스는 상술한 전지 팩을 포함할 수 있다.A device according to another embodiment of the present invention may include the battery pack described above.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전지셀에 대한 냉매의 직접 냉각을 통해 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스의 냉각 효율을 높일 수 있다.According to embodiments of the present invention, the cooling efficiency of a battery pack and a device including the same can be increased through direct cooling of the refrigerant to the battery cell.
상기 HV 연결 어셈블리와 상기 서로 이웃한 전지 모듈들에 포함된 상기 터미널 버스바와 상기 개방부를 통해 각각 연결되며, 상기 HV 연결 어셈블리와 상기 개방부 사이는 실링되어 있어, HV 연결 구조의 실링 성능 및 공간 효율성이 높아질 수 있다.The HV connection assembly is respectively connected to the terminal bus bar included in the neighboring battery modules through the opening, and is sealed between the HV connection assembly and the opening, thereby improving the sealing performance and space efficiency of the HV connection structure. This may increase.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from this specification and the attached drawings.
도 1은 종래의 전지팩을 나타내는 사시도이다. Figure 1 is a perspective view showing a conventional battery pack.
도 2는 도 1의 전지팩에 대한 분해 사시도이다.Figure 2 is an exploded perspective view of the battery pack of Figure 1.
도 3은 도 2의 전지팩에 포함된 전지 모듈들 중 하나의 단면을 나타내는 단면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section of one of the battery modules included in the battery pack of FIG. 2.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩을 나타내는 사시도이다.Figure 4 is a perspective view showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
도 5은 도 4의 전지 팩에 포함된 전지 모듈 및 HV 연결 어셈블리를 나타내는 사시도이다. FIG. 5 is a perspective view showing the battery module and HV connection assembly included in the battery pack of FIG. 4.
도 6은 도 5의 전지 모듈에 포함된 전지셀 적층체를 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a diagram showing a battery cell stack included in the battery module of FIG. 5.
도 7 및 도 8은 도 6의 전지셀 적층체 및 전지셀 적층체의 전후면에 결합되는 버스바 프레임을 나타낸 도면이다.Figures 7 and 8 are diagrams showing the battery cell stack of Figure 6 and a bus bar frame coupled to the front and back surfaces of the battery cell stack.
도 9는 도 8의 일부를 확대하여 나타낸 도면이다.FIG. 9 is an enlarged view of a portion of FIG. 8.
도 10은 도 5의 전지 모듈에서 모듈 프레임의 전후면에 도 6의 전지셀 적층체가 삽입되는 것을 나타내는 도면이다.Figure 10 is a diagram showing the battery cell stack of Figure 6 being inserted into the front and rear of the module frame in the battery module of Figure 5.
도 11 내지 도 14는 도 5의 전지 모듈에 결합되는 HV 연결 어셈블리를 나타내는 도면이다.Figures 11 to 14 are diagrams showing the HV connection assembly coupled to the battery module of Figure 5.
도 15는 도 5의 전지 모듈에 HV 연결 어셈블리가 결합된 상태에서의 단면도이다.Figure 15 is a cross-sectional view of the HV connection assembly coupled to the battery module of Figure 5.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, various embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention. The invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts that are not relevant to the description are omitted, and identical or similar components are given the same reference numerals throughout the specification.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. In addition, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, so the present invention is not necessarily limited to what is shown. In the drawing, the thickness is enlarged to clearly express various layers and regions. And in the drawings, for convenience of explanation, the thicknesses of some layers and regions are exaggerated.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part is said to “include” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.In addition, throughout the specification, when referring to “on a plane,” this means when the target portion is viewed from above, and when referring to “in cross-section,” this means when a cross section of the target portion is cut vertically and viewed from the side.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩에 대해 설명하고자 한다. Below, a battery pack according to an embodiment of the present invention will be described.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩을 나타내는 사시도이다. 도 5은 도 4의 전지 팩에 포함된 전지 모듈 및 HV 연결 어셈블리를 나타내는 사시도이다. Figure 4 is a perspective view showing a battery pack according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a perspective view showing the battery module and HV connection assembly included in the battery pack of FIG. 4.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩(1000)은 복수의 전지 모듈(100), 복수의 전지 모듈(100)을 수용하는 측면 프레임(1100), 및 전장 부품이 장착되는 전장부(1500)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the battery pack 1000 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of battery modules 100, a side frame 1100 accommodating the plurality of battery modules 100, and electrical components. Includes an electrical unit 1500.
또한, 복수의 전지 모듈(100)은 일 방향으로 정렬되어 배치된 전지 모듈 어셈블리를 형성할 수 있다. 일 예로, 복수의 전지 모듈(100)은 전지 모듈(100)의 폭 방향(x방향)으로 정렬되어 배치될 수 있다. 다만, 복수의 전지 모듈(100)의 배치 방향은 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에 다양한 방향으로 배치될 수 있다.Additionally, the plurality of battery modules 100 may be aligned in one direction to form a battery module assembly. As an example, the plurality of battery modules 100 may be arranged and aligned in the width direction (x-direction) of the battery module 100. However, the arrangement direction of the plurality of battery modules 100 is not limited to this, and may be arranged in various other directions.
도 4를 참조하면, 측면 프레임(1100)은 제1 측면 프레임(1110) 및 제2 측면 프레임(1150)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 측면 프레임(1110)은 복수의 전지 모듈(100)의 각 전지 모듈(100)의 폭 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다. 또한, 제2 측면 프레임(1150)은 전지 모듈(100)의 길이 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다.Referring to FIG. 4 , the side frame 1100 may include a first side frame 1110 and a second side frame 1150. Here, the first side frame 1110 may extend along the width direction of each battery module 100 of the plurality of battery modules 100. Additionally, the second side frame 1150 may extend along the longitudinal direction of the battery module 100.
또한, 복수의 전지 모듈(100)이 일 방향으로 배치된 상태에서, 제2 측면 프레임(1150)은 복수의 전지 모듈(100)이 일 방향으로 정렬되어 배치된 전지 모듈 어셈블리의 양측면에 결합된 후, 제1 측면 프레임(1110)이 상기 전지 모듈 어셈블리의 전후면에 결합될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이와 반대로, 제1 측면 프레임(1110)이 상기 전지 모듈 어셈블리의 전후면에 결합된 후 제2 측면 프레임(1150)이 상기 전지 모듈 어셈블리의 양측면에 결합될 수 있다.In addition, when the plurality of battery modules 100 are arranged in one direction, the second side frame 1150 is coupled to both sides of the battery module assembly in which the plurality of battery modules 100 are aligned and arranged in one direction. , the first side frame 1110 may be coupled to the front and rear sides of the battery module assembly. However, it is not limited to this, and on the contrary, after the first side frame 1110 is coupled to the front and back sides of the battery module assembly, the second side frame 1150 may be coupled to both sides of the battery module assembly.
제1 측면 프레임(1110) 및 제2 측면 프레임(1150)은 서로 맞닿는 부분에 고정 수단이 위치하여, 제1 측면 프레임(1110) 및 제2 측면 프레임(1150)이 서로 결합될 수 있다. 일 예로, 제1 측면 프레임(1110) 및 제2 측면 프레임(1150)은 볼트 및 너트와 같은 고정 수단이 각각 위치하여, 제1 측면 프레임(1110) 및 제2 측면 프레임(1150)이 서로 결합될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 측면 프레임(1110) 및 제2 측면 프레임(1150)은 서로 맞닿는 부분이 용접 또는 접착과 같은 별도의 체결 방식에 의해 서로 고정되어 있을 수 있다.A fixing means is located at a portion where the first side frame 1110 and the second side frame 1150 come into contact with each other, so that the first side frame 1110 and the second side frame 1150 can be coupled to each other. As an example, the first side frame 1110 and the second side frame 1150 are each equipped with fixing means such as bolts and nuts, so that the first side frame 1110 and the second side frame 1150 are coupled to each other. You can. However, it is not limited to this, and the portions of the first side frame 1110 and the second side frame 1150 that come into contact with each other may be fixed to each other by a separate fastening method such as welding or adhesion.
여기서, 측면 프레임(1100)은 단열 부재로 이루어질 수 있다. 일 예로 측면 프레임(1100)은 알루미늄 압출 구조로 구성될 수 있다. 다른 일 예로, 측면 프레임(1100)은 클래드 메탈(Clad metal)과 같은 이종 금속 접합 소재로 이루어지거나, 에어로젤(aerogel) 또는 EPP(Expanded Polypropylenes) 폼(foam) 등의 단열 소재가 포함된 구조물일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 측면 프레임(1100)은 소정의 강성을 가지는 단열성 소재로 이루어진 것이라면 제한 없이 사용 가능하다. Here, the side frame 1100 may be made of an insulating member. As an example, the side frame 1100 may be composed of an aluminum extrusion structure. As another example, the side frame 1100 may be made of a dissimilar metal bonding material such as clad metal, or may be a structure containing an insulating material such as airgel or Expanded Polypropylene (EPP) foam. there is. However, it is not limited to this, and the side frame 1100 can be used without limitation as long as it is made of an insulating material with a certain rigidity.
이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 팩(1000)은 복수의 전지 모듈(100)이 일 방향으로 정렬되어 배치된 전지 모듈 어셈블리의 양측면 및 전후면에 측면 프레임(1100)이 결합되어 있어, 외부 환경으로부터 전지 모듈(100)의 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 전지 팩(1000)은 상기 전지 모듈 어셈블리의 상하면에 위치할 수 있는 별도의 프레임 부재가 생략되어 있어, 팩 리스(Pack-less) 구조를 실현할 수 있으며, 에너지 밀도 및 공간 효율성을 높일 수 있다는 이점이 있다.Accordingly, the battery pack 1000 according to this embodiment has side frames 1100 coupled to both sides and the front and back of a battery module assembly in which a plurality of battery modules 100 are aligned and arranged in one direction, thereby protecting the external environment. From this, the stability of the battery module 100 can be secured. In addition, the battery pack 1000 according to this embodiment omits separate frame members that can be located on the upper and lower surfaces of the battery module assembly, so that a pack-less structure can be realized, and energy density and space are reduced. It has the advantage of increasing efficiency.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 팩(1000)에서, 전장부(1500)는 기타 전장 부품과 전지 모듈들(100)의 전기적 연결을 제어하는 BDU(battery disconnect unit) 모듈을 포함한다. Referring to FIG. 4, in the battery pack 1000 according to this embodiment, the electrical unit 1500 includes a battery disconnect unit (BDU) module that controls electrical connections between other electrical components and the battery modules 100. .
상기 BDU 모듈은 전지 모듈(100)의 전기적 연결을 제어하기 위한 부재로써, 전력변환장치와 전지 모듈(100) 사이에서 전원을 차단할 수 있다. 상기 BDU 모듈은 전류가 설정범위를 넘는 조건이 발생하면 전지팩(1000)의 전원을 차단하여 전지팩(1000)의 안전성을 확보할 수 있다.The BDU module is a member for controlling the electrical connection of the battery module 100 and can cut off power between the power conversion device and the battery module 100. The BDU module can secure the safety of the battery pack 1000 by turning off the power to the battery pack 1000 when a condition occurs where the current exceeds the set range.
또한, 상기 BDU 모듈은 복수의 전지 모듈(100)과 HV(High Voltage) 연결 어셈블리(2000)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, HV 연결 어셈블리(2000)는 HV(High voltage) 연결을 담당할 수 있다. 여기서 HV 연결은 전력을 공급하기 위한 전원 역할의 연결로써, 전지셀 간의 연결이나 전지 모듈 간의 연결을 의미한다. Additionally, the BDU module may be electrically connected to each other through a plurality of battery modules 100 and a high voltage (HV) connection assembly 2000. That is, the HV connection assembly 2000 may be responsible for HV (high voltage) connection. Here, the HV connection is a connection that serves as a power source to supply power, and refers to the connection between battery cells or between battery modules.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩(1000)은, 복수의 전지셀들(111, 도 6)을 포함하는 전지셀 적층체(110, 도 6) 및 전지셀 적층체(110, 도 6)를 수납하고 일면에 개방부(210)가 형성된 모듈 프레임(200)을 포함하는 전지 모듈들(100); 및 서로 이웃한 전지 모듈들(100)을 전기적으로 연결하는 복수의 HV 연결 어셈블리(2000)를 포함한다.Referring to FIGS. 4 and 5, the battery pack 1000 according to an embodiment of the present invention includes a battery cell stack 110 (FIG. 6) including a plurality of battery cells 111 (FIG. 6) and a battery. Battery modules 100 including a module frame 200 that accommodates a cell stack 110 (FIG. 6) and has an opening 210 on one side; and a plurality of HV connection assemblies 2000 that electrically connect neighboring battery modules 100 to each other.
모듈 프레임(200)은 상하면 및 양측면이 일체화된 금속 판재 형태의 모노 프레임일 수 있다. 다른 일 예로, 모듈 프레임(200)은 상면과 양측면이 일체화된 금속 판재 형태의 하부 프레임과 상기 하부 프레임의 상면을 덮는 상부 커버를 포함할 수 있다. 다른 일 예로, 모듈 프레임(200)은 두 개의 L자형 프레임 결합된 형태의 프레임일 수 있다. 다른 일 예로, 모듈 프레임(200)은 상면 플레이트, 하면 플레이트, 좌측 플레이트, 및 우측 플레이트가 결합된 4-플레이트(Plate) 구조의 프레임일 수 있다. 다만, 이에 한정된 것은 아니며, 전지 모듈(100)의 내부 부품을 보호할 수 있는 프레임의 형태라면 본 실시예에 적용될 수 있다.The module frame 200 may be a monoframe in the form of a metal plate whose upper, lower, and both sides are integrated. As another example, the module frame 200 may include a lower frame in the form of a metal plate whose upper surface and both sides are integrated, and an upper cover that covers the upper surface of the lower frame. As another example, the module frame 200 may be a frame in which two L-shaped frames are combined. As another example, the module frame 200 may be a frame with a 4-plate structure in which a top plate, a bottom plate, a left plate, and a right plate are combined. However, it is not limited to this, and any frame that can protect the internal components of the battery module 100 can be applied to the present embodiment.
여기서, 모듈 프레임(200)의 각 구성 요소는 서로 대응되는 모서리 부위들이 접촉된 상태에서 용접 등에 의해 결합되거나, 별도의 체결 부재를 통해 서로 고정될 수 있다. 또한, 모듈 프레임(200)의 각 구성 요소는 소정의 강도를 가지는 금속 재질로 이루어질 수 있다. Here, each component of the module frame 200 may be joined by welding or the like with corresponding edge portions in contact with each other, or may be fixed to each other through separate fastening members. Additionally, each component of the module frame 200 may be made of a metal material with a predetermined strength.
도 5를 참조하면, 모듈 프레임(200)은 개방부(210)를 포함할 수 있고, 개방부(210)는 모듈 프레임(200)의 상면에 형성될 수 있다. 일 예로, 개방부(210)는 제1 개방부(211) 및 제2 개방부(215)을 포함하고, 제1 개방부(211) 및 제2 개방부(215)는 전지 모듈(100)의 폭 방향을 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다. 다만, 개방부(210)의 개수 및 위치는 이에 한정되는 것은 아니며, HV 연결 어셈블리(2000)와 전기적 연결이 필요한 터미널 버스바(330, 도 7)의 개수 및 위치에 따라 상이해질 수 있다.Referring to FIG. 5 , the module frame 200 may include an opening 210, and the opening 210 may be formed on the upper surface of the module frame 200. As an example, the opening 210 includes a first opening 211 and a second opening 215, and the first opening 211 and the second opening 215 are of the battery module 100. They may be arranged to be spaced apart from each other along the width direction. However, the number and location of the openings 210 are not limited to this and may vary depending on the number and location of the HV connection assembly 2000 and the terminal bus bars 330 (FIG. 7) that require electrical connection.
보다 구체적으로, 개방부(210)는 모듈 프레임(200)의 상면을 관통하는 개방홀(211h, 215h)을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 개방부(211)는 한 쌍의 제1 개방홀(211h)을 포함하며, 제2 개방부(215)는 한 쌍의 제2 개방홀(215h)을 포함할 수 있다. 여기서, 한 쌍의 제1 개방홀(211h) 및 한 쌍의 제2 개방홀(215h)은 전지 모듈(100)의 폭 방향을 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다. 다만, 개방홀(211h, 215h)의 개수 및 위치는 이에 한정되는 것은 아니며, HV 연결 어셈블리(2000)와 전기적 연결이 필요한 터미널 버스바(330, 도 7)의 개수 및 위치에 따라 상이해질 수 있다.More specifically, the open portion 210 may include open holes 211h and 215h penetrating the upper surface of the module frame 200. As an example, the first opening 211 may include a pair of first open holes 211h, and the second opening 215 may include a pair of second open holes 215h. Here, the pair of first open holes 211h and the pair of second open holes 215h may be arranged to be spaced apart from each other along the width direction of the battery module 100. However, the number and location of the open holes 211h and 215h are not limited to this, and may vary depending on the number and location of the terminal bus bars 330 (FIG. 7) that require electrical connection with the HV connection assembly 2000. .
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 팩(1000)은 HV 연결 어셈블리(2000)와 서로 이웃한 전지 모듈들(100)에 포함된 터미널 버스바(330, 도 7)는 개방부(210)를 통해 각각 연결될 수 있다. 또한, HV 연결 어셈블리(2000)는 전장부(1500)에 포함된 상기 BDU 모듈과 상기 BDU 모듈에 이웃한 전지 모듈(100)의 터미널 버스바(330, 도 7)와 각각 연결할 수 있다. Referring to FIGS. 4 and 5, the battery pack 1000 according to this embodiment has an HV connection assembly 2000 and the terminal bus bar 330 (FIG. 7) included in the neighboring battery modules 100 is open. Each may be connected through unit 210. Additionally, the HV connection assembly 2000 may be connected to the BDU module included in the electrical unit 1500 and the terminal bus bar 330 (FIG. 7) of the battery module 100 adjacent to the BDU module, respectively.
여기서, HV 연결 어셈블리(2000)와 연결되는 서로 이웃한 전지 모듈들(100)에 포함된 터미널 버스바(330, 도 7)는 서로 다른 극성을 가질 수 있다. 일 예로, 도 4와 같이, HV 연결 어셈블리(2000)는 서로 이웃한 전지 모듈들(100) 중 하나의 전지 모듈(100)에서 양극을 가지는 터미널 버스바(330, 도 7)와 다른 하나의 전지 모듈(100)에서 음극을 가지는 터미널 버스바(330, 도 7)을 전기적으로 연결할 수 있다.Here, the terminal bus bars 330 (FIG. 7) included in neighboring battery modules 100 connected to the HV connection assembly 2000 may have different polarities. For example, as shown in FIG. 4, the HV connection assembly 2000 connects a terminal bus bar 330 (FIG. 7) having a positive electrode in one battery module 100 of neighboring battery modules 100 and a battery in the other battery. The terminal bus bar 330 (FIG. 7) having a negative electrode can be electrically connected to the module 100.
또한, HV 연결 어셈블리(2000)와 연결되는 상기 BDU 모듈과 이웃한 전지 모듈(100)에 포함된 터미널 버스바(330, 도 7)가 서로 다른 극성을 가질 수 있다. 일 예로, 도 4와 같이, HV 연결 어셈블리(2000)는 상기 BDU 모듈에서의 양극 부분과 이웃한 전지 모듈(100)에서 음극을 가지는 터미널 버스바(330, 도 7)을 전기적으로 연결할 수 있다. 또한, 이와 반대의 경우로, HV 연결 어셈블리(2000)는 상기 BDU 모듈에서의 음극 부분과 이웃한 전지 모듈(100)에서 양극을 가지는 터미널 버스바(330, 도 7)을 전기적으로 연결할 수 있다.Additionally, the BDU module connected to the HV connection assembly 2000 and the terminal bus bar 330 (FIG. 7) included in the neighboring battery module 100 may have different polarities. For example, as shown in FIG. 4, the HV connection assembly 2000 may electrically connect the positive electrode portion of the BDU module to the terminal bus bar 330 (FIG. 7) having the negative electrode in the neighboring battery module 100. In addition, in the opposite case, the HV connection assembly 2000 can electrically connect the negative electrode portion of the BDU module to the terminal bus bar 330 (FIG. 7) having the positive electrode in the neighboring battery module 100.
이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 팩(1000)은 전지 모듈(100)의 개방부(210)를 통해 터미널 버스바(330, 도 7) 및 상기 BDU 모듈이 HV 연결 어셈블리(2000)와 전기적으로 연결할 수 있어, HV 연결 방식이 상대적으로 간소화되면서도 조립 공차 여유를 확보할 수 있다.Accordingly, the battery pack 1000 according to this embodiment is electrically connected to the terminal bus bar 330 (FIG. 7) and the BDU module with the HV connection assembly 2000 through the opening 210 of the battery module 100. Since it can be connected, the HV connection method is relatively simple and assembly tolerance can be secured.
도 6은 도 5의 전지 모듈에 포함된 전지셀 적층체를 나타내는 도면이다. 도 7 및 도 8은 도 6의 전지셀 적층체 및 전지셀 적층체의 전후면에 결합되는 버스바 프레임을 나타낸 도면이다. 도 9는 도 8의 일부를 확대하여 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a diagram showing a battery cell stack included in the battery module of FIG. 5. Figures 7 and 8 are diagrams showing the battery cell stack of Figure 6 and a bus bar frame coupled to the front and back surfaces of the battery cell stack. FIG. 9 is an enlarged view of a portion of FIG. 8.
본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 모듈 프레임(200) 내부의 공간에서 절연 냉각액이 유동하며 전지셀들(111)을 직접 냉각할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 5 및 도 8을 참조하면, 전지 모듈(100)은 전지셀 적층체(110)를 모듈 프레임(200) 내에 수용할 수 있다. The battery module 100 according to this embodiment can directly cool the battery cells 111 with an insulating coolant flowing in the space inside the module frame 200. More specifically, referring to FIGS. 5 and 8 , the battery module 100 may accommodate the battery cell stack 110 within the module frame 200 .
여기서, 도 6을 참조하면, 전지셀 적층체(110)는 복수의 전지셀(111) 및 인접한 전지셀(111) 사이에 개재되는 적어도 하나의 유로 스페이서(113)을 포함할 수 있다. 또한, 전지셀 적층체(110)는 전지셀 적층체(110)의 양측면에 개재되는 절연 플레이트(115)를 포함할 수 있다. 또한, 도 6에는 도시하지는 않았으나, 전지셀 적층체(110)는 인접한 전지셀(111) 사이에 개재되는 완충 패드를 더 포함할 수 있다. 즉, 전지셀 적층체(110)는, 전지 셀(111), 유로 스페이서(113) 및 절연 플레이트(115)는 지면(X-Y 평면에 나란한 면)에 수직하게 기립된 형태로 적층되어 형성될 수 있다. Here, referring to FIG. 6 , the battery cell stack 110 may include a plurality of battery cells 111 and at least one flow path spacer 113 interposed between adjacent battery cells 111. Additionally, the battery cell stack 110 may include an insulating plate 115 disposed on both sides of the battery cell stack 110. In addition, although not shown in FIG. 6, the battery cell stack 110 may further include a buffer pad interposed between adjacent battery cells 111. That is, the battery cell stack 110 may be formed by stacking the battery cells 111, flow path spacers 113, and insulating plates 115 in a vertically standing form on the ground (plane parallel to the X-Y plane). .
일 예로, 전지셀(111)은 파우치형 전지셀인 것이 바람직하다. 일 예로, 전지셀(111)은 전극 조립체를 수지층과 속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치 케이스에 수납한 뒤, 상기 파우치 케이스의 실링부를 열융착하여 제조될 수 있다. 이러한 전지셀(111)은 장방형의 시트형 구조로 형성될 수 있다. 이러한 전지셀(111)은 복수 개로 구성될 수 있으며, 복수의 전지셀(111)은 상호 전기적으로 연결될 수 있도록 적층되어 전지셀 적층체(110)를 형성한다. 여기서, 전지셀 적층체(110)를 구성하는 전지셀(111)의 개수는 경우에 따라 조절될 수 있다.For example, the battery cell 111 is preferably a pouch-type battery cell. As an example, the battery cell 111 may be manufactured by storing the electrode assembly in a pouch case of a laminate sheet including a resin layer and an inner layer, and then heat-sealing the sealing portion of the pouch case. These battery cells 111 may be formed in a rectangular sheet-like structure. These battery cells 111 may be composed of a plurality, and the plurality of battery cells 111 are stacked so as to be electrically connected to each other to form the battery cell stack 110. Here, the number of battery cells 111 constituting the battery cell stack 110 may be adjusted depending on the case.
또한, 유로 스페이서(113)는, 인접한 전지셀(111) 사이에 개재되어 모듈 프레임(200) 내부로 유입된 절연 냉각액 중 적어도 일부가 전지셀(111)과 직접 접촉할 수 있는 냉각액 유로를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 냉각액 유로는 복수 개가 구비될 수 있고, 유로 스페이서(113)의 길이 방향을 따라 연장될 수 있다. In addition, the flow path spacer 113 is interposed between adjacent battery cells 111 and may be provided with a coolant flow path through which at least a portion of the insulating coolant flowing into the module frame 200 can directly contact the battery cells 111. You can. Here, a plurality of coolant passages may be provided and may extend along the longitudinal direction of the passage spacer 113.
다만, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 유로 스페이서(113)를 생략할 수 있고, 모듈 프레임(200) 내부로 유입된 절연 냉각액은 전지셀 적층체(110)의 상하부와 모듈 프레임(200) 사이의 공간을 통해 유동할 수 있다. However, the battery module 100 according to another embodiment of the present invention may omit the flow path spacer 113, and the insulating coolant flowing into the module frame 200 is connected to the upper and lower portions of the battery cell stack 110. It can flow through the space between the module frames 200.
이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 전지셀(111)에 대한 절연 냉각액의 직접 냉각이 가능하여, 전지 모듈(100)의 냉각 효율이 보다 향상될 수 있다는 이점이 있다.Accordingly, the battery module 100 according to this embodiment has the advantage that the insulating coolant can be directly cooled for the battery cell 111, and the cooling efficiency of the battery module 100 can be further improved.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은, 전지셀 적층체(110)의 전후면에 각각 위치하는 버스바 프레임(300)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 버스바 프레임(300)에는 전지셀 적층체(110)에 포함된 전지셀들(111)의 전극 리드와 전기적으로 연결되어 있는 버스바(310, 330)가 위치할 수 있다. Referring to FIGS. 5 to 8 , the battery module 100 according to this embodiment may further include a bus bar frame 300 located at the front and rear of the battery cell stack 110, respectively. Here, bus bars 310 and 330 that are electrically connected to electrode leads of the battery cells 111 included in the battery cell stack 110 may be located in the bus bar frame 300.
또한, 전지 모듈(100)은 버스바 프레임(300)을 덮는 엔드 플레이트(500)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 엔드 플레이트(500)는 외부의 충격으로부터 전지셀 적층체(110) 및 기타 전장품을 물리적으로 보호할 수 있다. Additionally, the battery module 100 may further include an end plate 500 covering the bus bar frame 300. Accordingly, the end plate 500 can physically protect the battery cell stack 110 and other electrical components from external shock.
도 7 및 도 8을 참조하면, 버스바(310, 350)는 복수의 버스바(310) 및 한 쌍의 터미널 버스바(330)을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 버스바(310)는 버스바 프레임(300) 상에 고정되면서, 버스바 프레임(300)에 형성된 전극 리드 슬릿을 통해 인출된 전지셀(111)의 전극 리드와 결합되어, 복수의 전지셀들(111)을 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다. Referring to FIGS. 7 and 8 , the bus bars 310 and 350 may include a plurality of bus bars 310 and a pair of terminal bus bars 330. Here, the plurality of bus bars 310 are fixed on the bus bar frame 300 and are coupled to the electrode leads of the battery cells 111 drawn out through the electrode lead slits formed in the bus bar frame 300, thereby forming a plurality of bus bars 310. The battery cells 111 can be electrically connected to each other.
한 쌍의 터미널 버스바(330)는 제1 터미널 버스바(331) 및 제2 터미널 버스바(335)를 포함한다. 여기서, 한 쌍의 터미널 버스바(330)는 버스바 프레임(300) 상에 고정되면서, 복수의 전지셀들(111) 중 최외각에 위치한 전지셀(111)의 전극 리드와 결합될 수 있다. 즉, 한 쌍의 터미널 버스바(330)는 고전위 단자로서 기능하며, HV 연결 어셈블리(2000)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일 예로, 제1 터미널 버스바(331)와 제2 터미널 버스바(335)는 서로 다른 극성(양극 또는 음극)을 가질 수 있다. The pair of terminal bus bars 330 includes a first terminal bus bar 331 and a second terminal bus bar 335. Here, the pair of terminal bus bars 330 may be fixed on the bus bar frame 300 and coupled to the electrode leads of the battery cell 111 located at the outermost position among the plurality of battery cells 111. That is, the pair of terminal bus bars 330 function as high potential terminals and can be electrically connected to the HV connection assembly 2000. For example, the first terminal bus bar 331 and the second terminal bus bar 335 may have different polarities (positive or negative).
도 5, 도 7 및 도 8을 참조하면, 터미널 버스바(330)의 일 단부는 돌출부를 포함하며, 상기 돌출부는 버스바 프레임(300)에서 엔드 플레이트(500)를 향하는 방향으로 돌출되어 있을 수 있다. 일 예로, 제1 터미널 버스바(331)는 버스바 프레임(300)에서 엔드 플레이트(500)를 향하는 방향으로 돌출되어 있는 제1 터미널 버스바 돌출부(331P)를 포함하며, 제2 터미널 버스바(335)는 버스바 프레임(300)에서 엔드 플레이트(500)를 향하는 방향으로 돌출되어 있는 제2 터미널 버스바 돌출부(335P)를 포함할 수 있다.5, 7, and 8, one end of the terminal bus bar 330 includes a protrusion, and the protrusion may protrude from the bus bar frame 300 in a direction toward the end plate 500. there is. As an example, the first terminal bus bar 331 includes a first terminal bus bar protrusion 331P protruding from the bus bar frame 300 in a direction toward the end plate 500, and a second terminal bus bar ( 335) may include a second terminal bus bar protrusion 335P that protrudes from the bus bar frame 300 in a direction toward the end plate 500.
또한, 터미널 버스바(330)에 형성된 상기 돌출부는 볼팅 부재(410, 420)가 볼팅 결합으로 체결될 수 있다. 여기서, 볼팅 부재(410, 420)는 도 8과 같이 버스바 볼트(411, 415) 및 버스바 너트(421, 425)를 포함한다.In addition, the protrusion formed on the terminal bus bar 330 may be fastened to the bolting members 410 and 420 by bolting. Here, the bolting members 410 and 420 include bus bar bolts 411 and 415 and bus bar nuts 421 and 425, as shown in FIG. 8.
보다 구체적으로, 도 8 및 도 9를 참조하면, 제1 터미널 버스바 돌출부(331P)의 중심을 관통하는 홀이 형성되어 있고, 상기 홀의 상하부로 제1 버스바 볼트(415) 및 제1 버스바 너트(425)가 볼팅 결합으로 체결될 수 있다. 또한, 제2 터미널 버스바 돌출부(335P)의 중심을 관통하는 홀이 형성되어 있고, 상기 홀의 상하부로 제2 버스바 볼트(411) 및 제2 버스바 너트(421)가 볼팅 결합으로 체결될 수 있다.More specifically, referring to FIGS. 8 and 9, a hole is formed penetrating the center of the first terminal bus bar protrusion 331P, and a first bus bar bolt 415 and a first bus bar are installed above and below the hole. The nut 425 may be fastened through a bolting connection. In addition, a hole is formed penetrating the center of the second terminal bus bar protrusion 335P, and the second bus bar bolt 411 and the second bus bar nut 421 can be fastened to the upper and lower portions of the hole through a bolting combination. there is.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 8 및 도 9와 달리, 버스바 볼트(411, 415)과 버스바 너트(421, 425)의 위치가 서로 바뀌어서 볼팅 결합이 체결되는 것 또한 본 실시예에 포함될 수 있다.However, it is not limited to this, and unlike FIGS. 8 and 9, the positions of the bus bar bolts 411 and 415 and the bus bar nuts 421 and 425 are changed so that the bolting combination is fastened. You can.
또한, 버스바 프레임(300)은 상기 절연 냉각액이 유동하는 적어도 하나의 슬릿(300H)이 형성되어 있을 수 있다. 즉, 버스바 프레임(300)에서, 적어도 하나의 슬릿(300H)을 통해 상기 절연 냉각액이 상기 모듈 프레임 내부의 공간으로 유입 및 배출될 수 있다. 다르게 말하면, 적어도 하나의 슬릿(300H)은 외부로부터 유입된 절연 냉각액이 전지셀 적층체(110)를 향해 유입될 수 있도록 하는 통로로서 기능할 수 있다. 이와 반대로, 적어도 하나의 슬릿(300H)은 모듈 프레임(200) 내부에 유입된 절연 냉각액을 외부를 향해 배출할 수 있도록 하는 통로로서 기능할 수 있다. Additionally, the bus bar frame 300 may be formed with at least one slit 300H through which the insulating coolant flows. That is, in the bus bar frame 300, the insulating coolant may flow into and be discharged into the space inside the module frame through at least one slit (300H). In other words, at least one slit 300H may function as a passage that allows insulating coolant introduced from the outside to flow toward the battery cell stack 110. On the contrary, at least one slit 300H may function as a passage through which the insulating coolant flowing into the module frame 200 can be discharged to the outside.
일 예로, 적어도 하나의 슬릿(300H)은 유로 스페이서(113)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 슬릿(300H)은 유로 스페이서(113)와 대응되는 사이즈를 가질 수 있다.As an example, at least one slit 300H may be formed at a position corresponding to the flow path spacer 113. Additionally, at least one slit (300H) may have a size corresponding to that of the flow path spacer (113).
다른 일 예로, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)에서, 도 6과 달리 유로 스페이서(113)가 생략되어 있는 경우, 적어도 하나의 슬릿(300H)은 전지셀 적층체(110)의 상하부와 모듈 프레임(200) 사이의 공간에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.As another example, in the battery module 100 according to another embodiment of the present invention, when the flow path spacer 113 is omitted, unlike FIG. 6, at least one slit 300H is formed in the battery cell stack 110. It may be formed at a position corresponding to the space between the upper and lower parts of and the module frame 200.
이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 전지셀(111)에 대한 절연 냉각액이 모듈 프레임(200) 내외부로 용이하게 유동할 수 있어, 전지 모듈(100)의 냉각 효율이 보다 향상될 수 있다는 이점이 있다.Accordingly, in the battery module 100 according to this embodiment, the insulating coolant for the battery cell 111 can easily flow into and out of the module frame 200, and the cooling efficiency of the battery module 100 can be further improved. There is an advantage to being able to do this.
도 10은 도 5의 전지 모듈에서 모듈 프레임의 전후면에 도 6의 전지셀 적층체가 삽입되는 것을 나타내는 도면이다.Figure 10 is a diagram showing the battery cell stack of Figure 6 being inserted into the front and rear of the module frame in the battery module of Figure 5.
도 5, 도 6, 및 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)에서, 전지 모듈(100)의 길이 방향을 따라 정렬되는 한 쌍의 전지셀 적층체(110a 및 110b)를 포함할 수 있다. 이 때, 모듈 프레임(200)은 한 쌍의 전지셀 적층체(110a 및 110b)를 수용할 수 있다. 5, 6, and 10, in the battery module 100 according to this embodiment, a pair of battery cell stacks 110a and 110b are aligned along the longitudinal direction of the battery module 100. It can be included. At this time, the module frame 200 can accommodate a pair of battery cell stacks 110a and 110b.
도 10을 참조하면, 제1 전지셀 적층체(110a)의 전면과 제2 전지셀 적층체(110b)의 후면은 서로 대면할 수 있다. 또한, 도 10에는 도시하지는 않았으나, 제1 전지셀 적층체(110a)의 전면에 위치한 터미널 버스바와 제2 전지셀 적층체(110b)의 후면에 위치한 터미널 버스바는 모듈 프레임(200)의 개방부(210)을 통해 HV 연결 어셈블리(2000)와 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 전지셀 적층체(110a)의 전면에 위치한 터미널 버스바에 체결된 볼팅 부재와 제2 전지셀 적층체(110b)의 후면에 위치한 터미널 버스바에 체결된 볼팅 부재는 모듈 프레임(200)의 개방부(210)을 통해 HV 연결 어셈블리(2000)와 전기적으로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 10, the front side of the first battery cell stack 110a and the back side of the second battery cell stack 110b may face each other. In addition, although not shown in FIG. 10, the terminal bus bar located on the front of the first battery cell stack 110a and the terminal bus bar located on the rear of the second battery cell stack 110b are located at the opening of the module frame 200. It may be electrically connected to the HV connection assembly 2000 through (210). More specifically, the bolting member fastened to the terminal bus bar located in the front of the first battery cell stack 110a and the bolting member fastened to the terminal bus bar located in the rear of the second battery cell stack 110b are the module frame 200 ) can be electrically connected to the HV connection assembly 2000 through the opening 210.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 하나의 전지셀 적층체(110)를 포함하거나, 두 개 이상인 복수의 전지셀 적층체(110)를 포함할 수 있다.However, it is not limited to this, and the battery module 100 according to another embodiment may include one battery cell stack 110, or may include a plurality of two or more battery cell stacks 110. .
이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 팩(1000)은 복수의 전지셀 적층체를 포함하여 에너지 밀도를 높이면서도, 전지 모듈(100)의 개방부(210)를 통해 각 전지셀 적층체(110)의 터미널 버스바(330, 도 7) 및 상기 BDU 모듈이 HV 연결 어셈블리(2000)와 전기적으로 연결할 수 있어, HV 연결 방식이 상대적으로 간소화되면서도 조립 공차 여유를 확보할 수 있다.Accordingly, the battery pack 1000 according to this embodiment includes a plurality of battery cell stacks to increase energy density, and each battery cell stack 110 through the opening 210 of the battery module 100. Since the terminal bus bar 330 (FIG. 7) and the BDU module can be electrically connected to the HV connection assembly 2000, the HV connection method can be relatively simplified while ensuring assembly tolerance.
도 11 내지 도 14는 도 5의 전지 모듈에 결합되는 HV 연결 어셈블리를 나타내는 도면이다. 도 15는 도 5의 전지 모듈에 HV 연결 어셈블리가 결합된 상태에서의 단면도이다.Figures 11 to 14 are diagrams showing the HV connection assembly coupled to the battery module of Figure 5. Figure 15 is a cross-sectional view of the HV connection assembly coupled to the battery module of Figure 5.
도 5 및 도 7을 참조하면, HV 연결 어셈블리(2000)는, 전기적 연결을 위한 HV 케이블(2200), 개방부(210)에 배치되는 브라켓(2100), 및 브라켓(2100)을 통과하여 터미널 버스바(330)와 HV 케이블(2200)을 연결하는 연결 부재를 포함할 수 있다.5 and 7, the HV connection assembly 2000 includes an HV cable 2200 for electrical connection, a bracket 2100 disposed in the opening 210, and a terminal bus that passes through the bracket 2100. It may include a connecting member connecting the bar 330 and the HV cable 2200.
보다 구체적으로, 도 5 및 도 11을 참조하면, HV 연결 어셈블리(2000)에서, 브라켓(2100)는 모듈 프레임(200)의 개방부(210)에 배치 및 결합될 수 있다. 일 예로, 도 11과 같이, 브라켓(2100)는 제1 개방부(211)에 배치 및 결합될 수 있다. 이하에서는 제1 개방부(211)를 중심으로 설명되나, 제2 개방부(215)에 대해서도 후술되는 내용 또한 동일하게 설명될 수 있다.More specifically, referring to FIGS. 5 and 11 , in the HV connection assembly 2000, the bracket 2100 may be placed and coupled to the opening 210 of the module frame 200. For example, as shown in FIG. 11 , the bracket 2100 may be placed and coupled to the first opening 211 . Hereinafter, the description will focus on the first opening 211, but the content described later regarding the second opening 215 may also be explained in the same way.
일 예로, 브라켓(2100)은 고정부(2130), 본체부(2150), 연장부(2170), 및 연결홀(2190)을 포함할 수 있다. 여기서, 고정부(2130)는 제1 개방부(211)에 형성된 제1 돌출부(211p)와 끼움 결합 혹은 볼팅 결합을 통해 서로 고정될 수 있다. 연장부(2170)는 본체부(2150)로부터 모듈 프레임(200)을 향해 연장된 부분으로, 연장부(2170)는 제1 개방부(211)에 형성된 제1 개방홀(211h)에 삽입될 수 있다.As an example, the bracket 2100 may include a fixing part 2130, a main body 2150, an extension part 2170, and a connection hole 2190. Here, the fixing part 2130 may be fixed to the first protrusion 211p formed in the first opening 211 through fitting or bolting. The extension part 2170 is a part extending from the main body 2150 toward the module frame 200. The extension part 2170 can be inserted into the first open hole 211h formed in the first open part 211. there is.
도 11 및 도 12를 참조하면, 모듈 프레임(200) 상에 브라켓(2100)이 결합된 상태에서, 브라켓(2100)의 연결홀(2190)에 어댑터(2600)가 삽입될 수 있다. 여기서, 어댑터(2600)는 모듈 프레임(200) 내부에 수용된 전지셀 적층체(110)의 터미널 버스바(330, 도 7)과 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 터미널 버스바(330, 도 7)에 볼팅 결합으로 체결된 버스바 볼팅 부재(410, 420)의 상부는 제1 개방홀(211h) 및 브라켓(2100)의 연결홀(2190)을 통해 외부로 노출되어 있을 수 있다. 여기서, 어댑터(2600)는 버스바 볼팅 부재(410, 420)의 상부에 배치되어, 어댑터(2600)와 버스바 볼팅 부재(410, 420)와 전기적으로 연결될 수 있다.Referring to FIGS. 11 and 12 , when the bracket 2100 is coupled to the module frame 200, the adapter 2600 may be inserted into the connection hole 2190 of the bracket 2100. Here, the adapter 2600 may be electrically connected to the terminal bus bar 330 (FIG. 7) of the battery cell stack 110 accommodated inside the module frame 200. More specifically, the upper part of the bus bar bolting members 410 and 420 fastened to the terminal bus bar 330 (FIG. 7) by bolting has a first open hole 211h and a connection hole 2190 of the bracket 2100. It may be exposed to the outside. Here, the adapter 2600 may be disposed on the upper part of the bus bar bolting members 410 and 420 and electrically connected to the adapter 2600 and the bus bar bolting members 410 and 420.
일 예로, 도 10 내지 도 12를 참조하면 제1 전지셀 적층체(110a)와 제2 전지셀 적층체(110b)가 서로 대면하고 있으며, 도 10에는 상세히 도시하지는 않았으나 제1 전지셀 적층체(110a)의 터미널 버스바에 체결된 버스바 볼트(411a, 415a) 및 제2 전지셀 적층체(110b)의 터미널 버스바에 체결된 버스바 볼트(411b, 415b)가 서로 교차하며 위치할 수 있다. 이 때, 도 11과 같이, 제1 전지셀 적층체(110a)의 제1 버스바 볼트(415a)와 제2 전지셀 적층체(110b)의 제2 버스바 볼트(411b)가 제1 개방부(211)에 포함된 한 쌍의 개방홀(211h)에 각각 대응되게 위치할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 각 전지셀 적층체의 터미널 버스바의 위치에 따라 상술한 위치는 변경될 수 있다. As an example, referring to FIGS. 10 to 12, the first battery cell stack 110a and the second battery cell stack 110b are facing each other, and although not shown in detail in FIG. 10, the first battery cell stack (110a) The bus bar bolts 411a and 415a fastened to the terminal bus bar of 110a) and the bus bar bolts 411b and 415b fastened to the terminal bus bar of the second battery cell stack 110b may be positioned to intersect each other. At this time, as shown in Figure 11, the first bus bar bolt 415a of the first battery cell stack 110a and the second bus bar bolt 411b of the second battery cell stack 110b are connected to the first opening. It may be positioned to correspond to a pair of open holes 211h included in 211, respectively. However, it is not limited to this, and the above-described position may change depending on the position of the terminal bus bar of each battery cell stack.
여기서, 도 12와 같이, 어댑터(2600)는 제1 전지셀 적층체(110a)의 제1 버스바 볼트(415a)의 상부에 배치되어, 어댑터(2600)는 제1 전지셀 적층체(110a)의 제1 버스바 볼트(415a)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 도 12에는 도시되지는 않았으나, 어댑터(2600)는 제2 전지셀 적층체(110b)의 제2 버스바 볼트(411b)의 상부에도 배치될 수 있어, 어댑터(2600)는 제2 전지셀 적층체(110b)의 제2 버스바 볼트(411b)와 전기적으로 연결될 수 있다. Here, as shown in FIG. 12, the adapter 2600 is disposed on the top of the first bus bar bolt 415a of the first battery cell stack 110a, and the adapter 2600 is attached to the first battery cell stack 110a. It can be electrically connected to the first bus bar bolt 415a. In addition, although not shown in FIG. 12, the adapter 2600 can also be placed on the top of the second bus bar bolt 411b of the second battery cell stack 110b, so the adapter 2600 is attached to the second battery cell. It may be electrically connected to the second bus bar bolt 411b of the laminate 110b.
또한, 도 5, 도 13, 및 도 14를 참조하면, HV 연결 어셈블리(2000)는, 브라켓(2100)과 결합되는 HV 커넥터 하우징(2300)을 더 포함한다. 보다 구체적으로, HV 커넥터 하우징(2300)은 브라켓(2100)의 상부를 덮으며, HV 커넥터 하우징(2300)의 테두리는 브라켓(2100)과 결합될 수 있다. 일 예로, 도 13 및 14와 같이, HV 커넥터 하우징(2300)의 상부는 개방되어 있을 수 있고, HV 커넥터 하우징(2300)의 상부에 HV 커넥터 하우징(2300)의 상부를 덮는 상부 캡(2400)이 위치할 수 있다. 다만, HV 커넥터 하우징(2300)의 형태는 이에 한정되는 것은 아니며, 브라켓(2100)을 외부 환경으로부터 보호할 수 있으면서 HV 연결 어셈블리(2000)의 전기적 연결을 용이하게 하는 형태라면 본 실시예에 포함될 수 있다.Additionally, referring to FIGS. 5, 13, and 14, the HV connection assembly 2000 further includes an HV connector housing 2300 coupled to the bracket 2100. More specifically, the HV connector housing 2300 covers the upper part of the bracket 2100, and the edge of the HV connector housing 2300 may be coupled to the bracket 2100. For example, as shown in FIGS. 13 and 14, the top of the HV connector housing 2300 may be open, and an upper cap 2400 covering the top of the HV connector housing 2300 may be installed on the top of the HV connector housing 2300. can be located However, the shape of the HV connector housing 2300 is not limited to this, and any shape that can protect the bracket 2100 from the external environment and facilitate electrical connection of the HV connection assembly 2000 can be included in the present embodiment. there is.
또한, HV 연결 어셈블리(2000)는 브라켓(2100)과 HV 커넥터 하우징(2300)이 결합되어 형성한 내부 공간에서, 연결 부재와 HV 케이블(2200)이 연결될 수 있다. 여기서, 상기 연결 부재는, 터미널 버스바(330)에 볼팅 결합으로 체결된 버스바 볼팅 부재(410, 420), 버스바 볼팅 부재(410, 420)의 상부에 배치되는 어댑터(2600), 및 HV 케이블(2200)을 어댑터(2600) 및 버스바 볼팅 부재(410, 420)와 연결하는 핀 부재(2500)를 포함할 수 있다.Additionally, in the HV connection assembly 2000, the connection member and the HV cable 2200 may be connected in an internal space formed by combining the bracket 2100 and the HV connector housing 2300. Here, the connecting members include bus bar bolting members 410 and 420 fastened to the terminal bus bar 330 by bolting, adapters 2600 disposed on top of the bus bar bolting members 410 and 420, and HV It may include a pin member 2500 that connects the cable 2200 to the adapter 2600 and the bus bar bolting members 410 and 420.
일 예로, 도 13과 같이, 브라켓(2100)과 HV 커넥터 하우징(2300)이 결합된 상태에서, 핀 부재(2500)는 HV 커넥터 하우징(2300)의 개방된 상부에 삽입되어, 핀 부재(2500)는 HV 케이블(2200)을 어댑터(2600) 및 버스바 볼팅 부재(410, 420)와 연결시킬 수 있다.For example, as shown in FIG. 13, when the bracket 2100 and the HV connector housing 2300 are combined, the pin member 2500 is inserted into the open upper part of the HV connector housing 2300, thereby forming the pin member 2500. Can connect the HV cable 2200 to the adapter 2600 and the bus bar bolting members 410 and 420.
이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 팩(1000)은 서로 이웃한 전지 모듈(100)이 상술한 구조를 가지는 HV 연결 어셈블리(2000)로 전기적으로 연결될 수 있어, HV 연결 구조의 고정력을 향상시킬 수 있다. 또한, 이러한 HV 연결 어셈블리(2000)는 외부 환경으로부터 HV 연결 구조를 효과적으로 보호할 수 있으면서, 진동에 의해 발생되는 충격에 대한 안정성을 확보할 수 있다는 이점이 있다.Accordingly, in the battery pack 1000 according to this embodiment, neighboring battery modules 100 can be electrically connected to the HV connection assembly 2000 having the above-described structure, thereby improving the fixing force of the HV connection structure. there is. In addition, this HV connection assembly 2000 has the advantage of being able to effectively protect the HV connection structure from the external environment and ensuring stability against shock generated by vibration.
또한, 도 13 및 도 14를 참조하면, HV 연결 어셈블리(2000)는, 서로 이웃한 HV 연결 어셈블리(2000a, 2000b)를 고정시키는 고정 부재(3000)를 더 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 고정 부재의 양 단부는 클립(Clip) 형상을 가질 수 있고, 상기 고정 부재의 각 단부가 서로 이웃한 HV 연결 어셈블리(2000a, 2000b)에 결합될 수 있다. 보다 구체적으로, 고정 부재(3000)는 HV 연결 어셈블리(2000)에 포함된 HV 케이블(2200)에 결합될 수 있다. 다만, 고정 부재의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 이웃한 HV 연결 어셈블리(2000a, 2000b)에 용이하게 결합될 수 있는 형태라면 본 실시예에 포함될 수 있다.Additionally, referring to FIGS. 13 and 14 , the HV connection assembly 2000 may further include a fixing member 3000 that secures the adjacent HV connection assemblies 2000a and 2000b to each other. For example, both ends of the fixing member may have a clip shape, and each end of the fixing member may be coupled to adjacent HV connection assemblies 2000a and 2000b. More specifically, the fixing member 3000 may be coupled to the HV cable 2200 included in the HV connection assembly 2000. However, the shape of the fixing member is not limited to this, and any shape that can be easily coupled to the adjacent HV connection assemblies 2000a and 2000b can be included in the present embodiment.
이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 팩(1000)은 서로 이웃한 HV 연결 어셈블리(2000a, 2000b)가 고정 부재(3000)에 의해 서로 고정될 수 있어, 외부 환경에 따른 진동에 의해 발생되는 충격에 대한 안정성을 추가적으로 확보할 수 있다는 이점이 있다.Accordingly, in the battery pack 1000 according to this embodiment, adjacent HV connection assemblies 2000a and 2000b can be fixed to each other by the fixing member 3000, thereby protecting against shock generated by vibration according to the external environment. There is an advantage in that additional stability can be secured.
도 14 및 도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 팩(1000)에서, HV 연결 어셈블리(2000)와 개방부(210) 사이는 실링되어 있을 수 있다. 보다 구체적으로, HV 연결 어셈블리(2000)는, 브라켓(2100)과 모듈 프레임(200)의 일면 사이에 위치하는 제1 실링 부재(4100)를 포함할 수 있다. 일 예로, 도 15와 같이, 제1 실링 부재(4100)는 브라켓(2100)의 하부와 개방부(211) 사이에 위치할 수 있다. Referring to FIGS. 14 and 15 , in the battery pack 1000 according to this embodiment, the space between the HV connection assembly 2000 and the opening portion 210 may be sealed. More specifically, the HV connection assembly 2000 may include a first sealing member 4100 positioned between the bracket 2100 and one surface of the module frame 200. For example, as shown in FIG. 15 , the first sealing member 4100 may be located between the lower portion of the bracket 2100 and the opening portion 211 .
또한, HV 연결 어셈블리(2000)는, 브라켓(2100)과 HV 커텍터 하우징(2300)의 연결 부분에 위치하는 제2 실링 부재(4200)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 실링 부재(4200)는 브라켓(2100)의 상부와 HV 커넥터 하우징(2300)의 내측면 사이에 위치할 수 있다.Additionally, the HV connection assembly 2000 may include a second sealing member 4200 located at a connection portion between the bracket 2100 and the HV connector housing 2300. More specifically, the second sealing member 4200 may be located between the top of the bracket 2100 and the inner surface of the HV connector housing 2300.
또한, HV 연결 어셈블리(2000)는, HV 케이블(2200)과 HV 커텍터 하우징(2300) 사이에 위치하는 제3 실링 부재(4300)를 포함할 수 있다. 일 예로, 도 15와 같이, HV 커넥터 하우징(2300)은 HV 케이블(2200)의 일 단부를 커버할 수 있고, 제3 실링 부재(4300)는 HV 케이블(2200)의 일 단부를 커버하는 HV 커넥터 하우징(2300) 부분과 HV 케이블(2200) 사이에 위치할 수 있다.Additionally, the HV connection assembly 2000 may include a third sealing member 4300 located between the HV cable 2200 and the HV connector housing 2300. For example, as shown in FIG. 15, the HV connector housing 2300 may cover one end of the HV cable 2200, and the third sealing member 4300 may cover one end of the HV cable 2200. It may be located between the housing 2300 and the HV cable 2200.
일 예로, 실링 부재(4100, 4200, 4300)는 가스켓과 같은 부재일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 실링 성능 및 내열성을 가지는 부재라면 본 실시예에 포함될 수 있다. 다른 일 예로, 실링 부재(4100, 4200, 4300)는 O-ring 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 각 구성 요소 사이에 용이하게 결합될 수 있는 형태라면 본 실시예에 포함될 수 있다. For example, the sealing members 4100, 4200, and 4300 may be members such as gaskets, but are not limited thereto, and any member having sealing performance and heat resistance may be included in the present embodiment. As another example, the sealing members 4100, 4200, and 4300 may have an O-ring shape, but are not limited thereto, and any shape that can be easily coupled between each component may be included in the present embodiment.
이에 따라, 본 실시예에 따른 전지 팩(1000)은 제1 실링 부재(4100), 제2 실링 부재(4200), 및 제3 실링 부재(4300) 중 적어도 하나를 포함하여, HV 연결 어셈블리(2000)와 모듈 프레임(200) 사이의 실링 성능 및 HV 연결 어셈블리(2000) 자체의 실링 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 앞서 도 6 내지 도 8에서 상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 모듈 프레임(200) 내부에 절연 냉각액이 유동할 수 있고, 상술한 실링 부재(4100, 4200, 4300)는 절연 냉각액의 누수 및 누액을 효과적으로 방지할 수 있다는 이점이 있다.Accordingly, the battery pack 1000 according to this embodiment includes at least one of the first sealing member 4100, the second sealing member 4200, and the third sealing member 4300, and the HV connection assembly 2000 ) and the module frame 200 and the sealing performance of the HV connection assembly 2000 itself can be improved. In addition, as previously described in FIGS. 6 to 8 , the battery module 100 according to the present embodiment allows the insulating coolant to flow inside the module frame 200, and the above-described sealing members 4100, 4200, and 4300. ) has the advantage of effectively preventing leakage and leakage of the insulating coolant.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디바이스는 상기에서 설명한 전지 팩을 포함한다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리 범위에 속한다. A device according to another embodiment of the present invention includes the battery pack described above. These devices can be applied to transportation means such as electric bicycles, electric cars, and hybrid cars, but the present invention is not limited thereto and can be applied to various devices that can use battery modules and battery packs containing them, which are also applicable to the present invention. falls within the scope of invention rights.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims can also be made. It falls within the scope of invention rights.
100: 전지 모듈100: battery module
111: 전지셀111: battery cell
113: 유로 스페이서 113: Euro spacer
115: 절연 플레이트115: insulation plate
200: 모듈 프레임200: module frame
210: 개방부210: opening
300: 버스바 프레임300: Busbar frame
500: 엔드 플레이트500: End plate
1000: 전지 팩1000: Battery pack
1100: 측면 프레임1100: side frame
1500: 전장부1500: Electrical Department
2000: HV 케이블 어셈블리2000: HV Cable Assemblies
2100: 브라켓2100: Bracket
2130: 고정부2130: Fixing part
2150: 본체부2150: main body
2170: 연장부2170: extension
2190: 연결홀2190: Connection hole
2200: HV 케이블2200: HV cable
2300: HV 커넥터 하우징2300: HV connector housing
2400: 상부 캡2400: Top cap
2500: 핀 부재2500: Pin member
2600: 어댑터2600: adapter
3000: 고정 부재3000: Fixing member

Claims (15)

  1. 복수의 전지셀들을 포함하는 전지셀 적층체 및 상기 전지셀 적층체를 수납하고 일면에 개방부가 형성된 모듈 프레임을 포함하는 전지 모듈들; 및Battery modules including a battery cell stack including a plurality of battery cells and a module frame for storing the battery cell stack and having an opening formed on one side; and
    서로 이웃한 전지 모듈들을 전기적으로 연결하는 복수의 HV 연결 어셈블리를 포함하고,It includes a plurality of HV connection assemblies that electrically connect neighboring battery modules to each other,
    상기 전지 모듈은, 상기 전지셀들의 전극 리드 중 적어도 하나와 연결된 터미널 버스바를 포함하고, The battery module includes a terminal bus bar connected to at least one of the electrode leads of the battery cells,
    상기 HV 연결 어셈블리와 상기 서로 이웃한 전지 모듈들에 포함된 상기 터미널 버스바는 상기 개방부를 통해 각각 연결되고, The HV connection assembly and the terminal bus bars included in the neighboring battery modules are each connected through the opening,
    상기 HV 연결 어셈블리와 상기 개방부 사이는 실링되어 있는 전지팩.A battery pack in which a space between the HV connection assembly and the opening portion is sealed.
  2. 제1 항에서,In paragraph 1:
    상기 전지 모듈들의 전기적 연결을 제어하는 BDU(battery disconnect unit)모듈을 더 포함하고,It further includes a BDU (battery disconnect unit) module that controls the electrical connection of the battery modules,
    상기 HV 연결 어셈블리는 상기 BDU 모듈과 상기 BDU 모듈에 이웃한 상기 전지 모듈의 상기 터미널 버스바와 각각 연결하는 전지 팩.The HV connection assembly is a battery pack that connects the BDU module and the terminal bus bar of the battery module adjacent to the BDU module, respectively.
  3. 제1항에서,In paragraph 1:
    상기 HV 연결 어셈블리는, The HV connection assembly,
    전기적 연결을 위한 HV 케이블, HV cable for electrical connection,
    상기 개방부에 배치되는 브라켓, 및 A bracket disposed in the opening, and
    상기 브라켓을 통과하여 상기 터미널 버스바와 상기 HV 케이블을 연결하는 연결 부재를 포함하는 전지팩.A battery pack including a connecting member passing through the bracket and connecting the terminal bus bar and the HV cable.
  4. 제3항에서,In paragraph 3,
    서로 이웃한 HV 연결 어셈블리를 고정시키는 고정 부재를 더 포함하고,Further comprising a fixing member for fixing adjacent HV connection assemblies,
    상기 고정 부재는 상기 HV 연결 어셈블리에 포함된 상기 HV 케이블에 결합되는 전지 팩.A battery pack in which the fixing member is coupled to the HV cable included in the HV connection assembly.
  5. 제3항에서,In paragraph 3,
    상기 HV 연결 어셈블리는, 상기 브라켓과 상기 모듈 프레임의 일면 사이에 위치하는 제1 실링 부재를 더 포함하는 전지팩.The HV connection assembly further includes a first sealing member positioned between the bracket and one surface of the module frame.
  6. 제3항에서,In paragraph 3,
    상기 HV 연결 어셈블리는, 상기 브라켓과 결합되는 HV 커넥터 하우징을 더 포함하고, The HV connection assembly further includes an HV connector housing coupled to the bracket,
    상기 브라켓과 상기 HV 커넥터 하우징이 결합되어 형성한 내부 공간에서, 상기 연결 부재와 상기 HV 케이블이 연결되는 전지팩.A battery pack in which the connection member and the HV cable are connected in an internal space formed by combining the bracket and the HV connector housing.
  7. 제6항에서,In paragraph 6:
    상기 연결 부재는, The connecting member is,
    상기 터미널 버스바에 볼팅 결합으로 체결된 버스바 볼팅 부재,A bus bar bolting member fastened to the terminal bus bar through a bolting connection,
    상기 버스바 볼팅 부재의 상부에 배치되는 어댑터, 및 an adapter disposed on the top of the busbar bolting member, and
    상기 HV 케이블을 상기 어댑터 및 상기 버스바 볼팅 부재와 연결하는 핀 부재를 포함하는 전지팩.A battery pack including a pin member connecting the HV cable to the adapter and the bus bar bolting member.
  8. 제7항에서,In paragraph 7:
    상기 HV 커넥터 하우징의 상부는 개방되어 있으며, 상기 핀 부재는 상기 HV 커넥터 하우징의 상부에 삽입되고,The upper part of the HV connector housing is open, and the pin member is inserted into the upper part of the HV connector housing,
    상기 HV 연결 어셈블리는 상기 HV 커넥터 하우징의 상부를 덮는 상부 캡을 더 포함하는 전지팩.The HV connection assembly further includes an upper cap that covers the top of the HV connector housing.
  9. 제6항에서,In paragraph 6:
    상기 HV 연결 어셈블리는, 상기 브라켓과 상기 HV 커텍터 하우징의 연결 부분에 위치하는 제2 실링 부재를 더 포함하는 전지팩.The HV connection assembly further includes a second sealing member located at a connection portion of the bracket and the HV connector housing.
  10. 제6항에서,In paragraph 6:
    상기 HV 연결 어셈블리는, 상기 HV 케이블과 상기 HV 커텍터 하우징 사이에 위치하는 제3 실링 부재를 더 포함하는 전지팩.The HV connection assembly further includes a third sealing member positioned between the HV cable and the HV connector housing.
  11. 제1항에서,In paragraph 1:
    상기 개방부는, 상기 모듈 프레임의 상면에 형성되는 전지팩.The opening portion is a battery pack formed on the upper surface of the module frame.
  12. 제1항에서,In paragraph 1:
    상기 HV 연결 어셈블리와 연결되는 상기 서로 이웃한 전지 모듈들에 포함된 상기 터미널 버스바는 서로 다른 극성을 가지는 전지팩.A battery pack in which the terminal bus bars included in the neighboring battery modules connected to the HV connection assembly have different polarities.
  13. 제1항에서,In paragraph 1:
    상기 전지 모듈은 상기 모듈 프레임 내부의 공간에서 절연 냉각액이 유동하며 상기 복수의 전지셀들을 직접 냉각하는 전지 팩.The battery module is a battery pack in which an insulating coolant flows in a space inside the module frame and directly cools the plurality of battery cells.
  14. 제13항에서,In paragraph 13:
    상기 전지셀 적층체의 전후면에 각각 위치하는 버스바 프레임을 포함하고,It includes a bus bar frame located on the front and back sides of the battery cell stack,
    상기 버스바 프레임은 상기 절연 냉각액이 유동하는 적어도 하나의 슬릿이 형성되어 있고,The bus bar frame is formed with at least one slit through which the insulating coolant flows,
    상기 적어도 하나의 슬릿을 통해 상기 절연 냉각액이 상기 모듈 프레임 내부의 공간으로 유입 및 배출되는 전지 팩.A battery pack in which the insulating coolant flows in and out of the space inside the module frame through the at least one slit.
  15. 제1항에 따른 전지 팩을 포함하는 디바이스. A device comprising the battery pack according to claim 1.
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